网络化系统的有限时间稳定性分析与综合

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网络以其无法比拟的优势成为控制系统中传输信号的媒介,控制系统的各个部件通过实时共享资源的网络联接在一起,形成了网络控制系统(NCSs)。过去的几十年见证了网络控制系统在各个领域中的快速发展,比如远程医疗、航空航天、工业自动化和机器人系统等方面。网络控制系统具有安装成本低,易于实现与维护,具有较强的灵活性以及资源可共享性等特点和优点。然而,由于网络环境的复杂性,在控制系统研究和设计方面,专家学者们将要迎来一系列新的亟待解决的难题。此外,量化器成为解决网络控制系统中带宽受限不可或缺的一部分,所以近年来众多科研工作者将量化器列为研究重点之一。此外,传统的李雅普诺夫渐近稳定关注的是在无限时间区间范围内系统的动态轨迹和行为状态,而有限时间稳定着重反映系统在短暂时间内的行为状态,因此对系统的有限时间控制和分析成为学者关注的焦点。基于以上的研究背景,本文针对离散时间随机系统,对网络环境下出现的网络传输时滞和测量值随机量化的问题进行有限时间有界及相关性能的控制与研究,主要研究成果如下:1、针对离散随机非线性系统,考虑系统测量值随机量化的情况,对系统进行有限时间有界控制。对于不可靠的通信网络,用两个满足伯努利二项分布的随机变量来对随机出现的非线性及随机量化进行建模,设计了基于观察器的控制器,并且对闭环误差系统进行有限时间有界的分析。由李雅普诺夫理论方法,得到了系统满足随机有限时间有界的充分条件。基于线性矩阵不等式,得到了观测器和控制器的增益,通过实例仿真验证了该方法的可行性。2、针对离散随机非线性混合时滞系统,考虑系统测量值量化的问题,对系统进行有限时间有界及耗散性能分析。并且采用伯努利二项分布的随机过程来描述非可靠的网络环境中出现的随机非线性及随机量化问题。构造保守性较小的李雅普诺夫泛函,得出使系统满足有限时间有界并具备严格的(Q,S,R)-γ耗散性能的充分条件,并通过实例仿真验证了该方法具有良好的效果。3、针对离散马尔科夫混合时滞系统,考虑测量值量化和随机非线性同时存在的情况,对系统进行有限时间有界及无源性能分析。通过构造李雅普诺夫泛函,得出系统在马尔科夫转移概率矩阵部分未知的情况下满足有限时间有界和无源性能的充分条件。并以线性矩阵不等式的形式表示,通过实际数值例子可表明结果的有效性。
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