一类状态依赖不确定性系统的有限时间控制

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伴随着科技的进步,航空、航天、汽车等各类领域得以快速发展。在这些工业系统中,高度集成化和复杂化已成为发展趋势,而这些复杂的系统中常常存在着各种未知的不确定性。不确定性的存在很有可能会导致系统的性能与理想预期出现偏差,甚至是无法工作。所以,往往在对各类系统分析前要进行模型建立,而不确定性是必须要考虑的重要因素。在实际的工业系统中,往往是由机械与电子电路系统共同构成,而在这类系统中均存在着一些非线性元件,如隧道二极管等。这类不确定性较为特殊,主要依赖于系统状态,所以对于这类不确定性系统的研究是具有意义的。另外,系统的稳定性通常是系统研究的主要焦点,大部分的研究在于渐近稳定。然而,在一些应用中,对于系统的暂态性要求更高,也就是有限时间内达到一个理想的状态,即有限时间稳定性。所以对于这类系统,研究其有限时间控制问题是具有实际意义的。同时,随着数字技术的发展,目前多数系统是通过数字网络通信的,而对于这种网络化控制系统的研究则变得十分重要。本文将就状态依赖不确定性系统展开有关有限时间控制问题的研究。本文研究的状态依赖不确定系统,主要描述方法为凸多面体形式。通过构造合理的二次型Lyapunov函数,结合有限时间稳定性的判定定理,参考Lyapunov稳定性理论的处理手段,并引入H∞性能指标,分别给出给定系统有限时间有界的判定定理及控制器设计方法,并给出可以求解的线性矩阵不等式形式。进一步,针对网络化控制系统中带宽受限问题,并考虑网络传输延时,给出系统的模型描述,并引入周期事件触发机制,用以节省通信资源从而解决带宽受限问题。对于这类系统,首先给出合理的Lyapunov-Krasovskii函数,采用类似的分析方法,给出使该类统满足有限时间有界条件,并具有H∞性能指标的控制器设计方法。最后应用实际系统仿真验证。对于网络化控制系统,获取其连续的状态信息是至关重要的。故本文将给出一种混合事件触发机制,弥补周期事件触发机制只获取采样时刻的状态信息的限制。引入该触发机制后,采用一种切换的方法将系统转化为时滞切换系统。并对该系统进行有限时间稳定与有界的分析,给出相应的判定定理与控制器设计方法。最后应用隧道二极管电路进行数值仿真验证。
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