切换系统有限时间稳定的事件触发滑模控制

构建了一个事件触发滑模曲面用来处理事件触发过程中的网络传输延迟现象.对传输产生的延时采用模型转换法,将原时变时滞的不确定性从原系统中分离出来,分解为两个常时滞组成的近似项和有界误差项,并经过事件触发滑模控制器消除延时带来的不利影响.用李雅普诺夫函数和平均驻留时间(ADT)方法推导出系统的输入输出有限时间稳定的充分条件,并通过线性矩阵不等式(LMI)求解得到滑模控制律的增益矩阵.实例证明:系统闭环曲线稳定,且输入输出有限时间满足设定要求.     

基于事件触发切换奇异系统的有限时间稳定

借助于事件触发机制,研究了切换奇异系统的有限时间稳定性问题.首先,引入切换奇异系统有限时间稳定的概念,并提出事件触发机制.然后,在事件触发基础上提出状态反馈控制器.其次,利用Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到切换奇异系统稳定的充分条件.最后,给出数值例子说明结论的有效性.     

切换奇异系统事件触发控制的输入输出有限时间稳定

研究了基于事件触发的切换奇异系统的输入输出有限时间稳定性问题。给出切换奇异系统输入输出有限时间稳定的概念,并提出事件触发条件。基于事件触发机制设计了动态输出反馈控制器,利用Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到切换奇异闭环系统输入输出有限时间稳定的充分条件,并且得到了动态输出反馈控制器的参数。最后用一个数值实例说明结论的有效性。     

工业信息物理系统间隙DoS攻击的自适应事件触发稳定控制

针对具有间隙拒绝服务（DoS）攻击的工业信息物理系统（ICPS）,研究一种基于观测器的自适应事件触发稳定控制方案。首先构造一个观测器估计系统状态,并采用一种新的自适应事件触发通信方案以节约网络资源;然后通过受频率和持续时间限制的间隙DoS攻击对ICPS的影响建立攻击模型,将受到DoS攻击的ICPS划分为DoS攻击活跃期系统和DoS攻击休眠期系统,并用一些过去成功触发状态重构当前受到攻击的状态,得到基于动态估计器的攻击补偿机制,保证系统在DoS攻击活跃期间的渐进稳定;最后运用分段Lyapunov泛函方法、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到系统的稳定条件,并提出自适应事件触发参数、观测器增益和控制器增益的协同设计方案。用间歇反应器系统模拟间隙DoS攻击下基于自适应事件触发的ICPS系统稳定性能。仿真结果表明,自适应事件触发策略和基于动态估计器的补偿机制不仅能够提升系统的稳定性,还能有效降低数据传输的次数,系统在静态事件触发策略下的触发次数大约是在自适应事件触发策略下的4.5倍。     

双端动态事件触发下信息物理系统输出反馈H∞控制

研究了具有双端动态事件触发策略的信息物理系统动态输出反馈H_∞控制问题.首先,将闭环系统建模为具有两个区间时变延迟的线性系统,分别在传感器-控制器和控制器-执行器信道的事件触发策略中引入内部动态变量,建立异步动态事件触发策略的通信机制,通过扩大事件间隔来减少信道中的数据传输量.其次,为了保证闭环系统的稳定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,推导得出满足系统H_∞性能的渐近稳定性判据;基于这一稳定判据,实现了动态输出反馈控制器和动态事件触发策略的协同设计.此外,证明了事件触发策略下最小触发时间间隔正标量下界,从而排除了Zone现象.最后,用卫星系统的例子说明了所提策略的有效性.     

基于T-S模糊模型的非线性系统的鲁棒H∞滤波设计新方法

基于T-S模糊模型研究了非线性时滞系统鲁棒H∞滤波设计新方法.在该方案设计方案中通过构造含有三重积分的Lyapunov -Krasovskii 泛函,给出了滤波器参数矩阵设计方法,使得零初始条件下滤波误差系统是渐近稳定的且满足H∞性能指标.     

网络化控制系统的新型事件触发通信与鲁棒广义H_2/H_∞容错协同设计

针对网络化控制系统(NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性,在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制,并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型;考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,基于Lyapunov稳定性理论与相关技术,给出网络通信触发权矩阵与广义H_2/H_∞指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例,验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下,更多地节约网络通信资源,触发参数的选择也与系统性能有对应关系,为工程中选取相关参数提供便利.     

一类递归神经网络系统的有限时间同步

针对非线性电路网络系统中的特殊系统—递归神经网络系统,本文拟采用事件触发间歇控制策略研究递归神经网络的有限时间同步问题.首先,根据有限时间间歇控制的理论推导过程,提出事件触发间歇控制规则;其次,提出间歇控制器,利用Lyapunov稳定性方法以及一些不等式技巧,得到了实现驱动-响应神经网络系统的有限时间同步的充分条件,并...     

具有离散和分布时滞系统的鲁棒有限时间能量-峰值控制

研究了不确定线性时滞系统在有限时间能量-峰值性能指标约束下的鲁棒控制问题.系统的系数矩阵包含范数有界的不确定性,状态包含离散时滞和分布时滞.引入一个含参数的Lyapunov泛函,通过检验它的指数增长情况,为状态和输出定界,据此得到了闭环系统对于所有允许的不确定性有限时间有界以及满足预先指定的能量-峰值性能指标的充分条件,同时给出了状态反馈控制率.这些条件是有特征值约束的线性矩阵不等式,通过把特征值约束转换成非线性矩阵不等式,设计了锥补偿线性化(CCL)算法来求解这样的矩阵不等式,最后用数值算例验证了所得方法的有效性.     

网络化控制系统的新型事件触发通信与鲁棒广义HdH⑴容错协同设计

针对网络化控制系统（NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性，在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上，提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制，并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型；考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响，基于Lyapunov稳定性理论与相关技术，给出网络通信触发权矩阵与广义Hz/H指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例，验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下，更多地节约网络通信资源，触发参数的选择也与系统性能有对应关系，为工程中选取相关参数提供便利.     

离散奇异系统的有限时间控制

有限时间稳定就是指在一个有限的时间区间内,系统的状态轨线始终保持在预先给定的界限内,它是与通常意义下稳定相互独立的一个概念。本文给出了离散奇异系统有限时间稳定以及有限时间有界的定义,研究了离散奇异系统通过状态反馈的有限时间控制问题。本文当中首先给出了离散奇异系统是有限时间稳定或有限时间有界的充分条件,这些条件可归结为基于线性矩阵不等式的可解性问题。在此基础上又得到了两个充分条件,它们能保证控制器的存在,并且使得闭环系统是有限时间稳定或者是有限时间有界的。然后通过线性矩阵不等式的求解,给出了控制器的设计方法。最后用两个数值算例验证了该方法的有效性。     

基于固定时间一致性算法的孤岛微电网事件触发二次频率控制

微电网传统一致性算法抗扰能力差、调节时间无法得到保证,控制器周期采样造成大量数据冗余,因此提出一种基于固定时间一致性算法的事件触发机制,实现了输出频率的恢复和有功功率按比例分配。所提出的控制策略提高了系统的收敛速度,实现了固定时间内系统稳定,减小了对系统初始状态的依赖。同时,引入事件触发机制,通过减少采样信息的传输节约了通信资源。利用Lyapunov理论证明了所提控制策略的稳定性。Matlab/Simulink仿真结果验证了本研究所提控制策略的有效性。     

多重事件触发机制下四旋翼飞行器的姿态跟踪控制

为减少四旋翼飞行器姿态跟踪控制中内部计算与通信资源的损耗,提出了基于反步法和多重事件触发机制下的四旋翼飞行器姿态跟踪控制。建立了四旋翼飞行器的动力学模型,并以滚转角系统为例,利用反步法设计连续控制器,实现了飞行器滚转角对参考信号的跟踪控制;通过引入事件触发机制构造了事件触发控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的事件触发控制器可以使滚转角系统保持稳定,且避免了Zeno现象;同时,在不同的参数作用下,采用相同方法对四旋翼飞行器的其他3个系统分别设计了各自对应的事件触发机制和事件触发控制器;由此构建的4个事件触发机制共同构成了四旋翼飞行器的多重事件触发机制。仿真结果表明,在多重事件触发机制作用下,所提事件触发控制器在3 s内共触发150次即可达到与周期采样控制器连续采样3 000次相同的跟踪效果。     

基于动态事件触发机制的双通道时延网络预测控制

本文针对传感器-控制器通道和控制器-执行器通道均存在时延的网络控制系统(NCSs),研究了在动态事件触发机制(DETM)下基于模型的网络预测控制(NPC)问题。通过在静态事件触发机制(SETM)中引入一个内部动态变量,设计了双通道动态事件触发机制,采用龙伯格观测器对系统状态进行估计,提出了基于模型的网络预测控制方法主动对双通道网络时延进行补偿,根据Lyapunov稳定性理论,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。     

时延的事件触发无模型自适应抗干扰控制

针对一类具有时滞和有界扰动的离散时间系统，提出了一种改进的无模型自适应控制策略。首先，应用紧格式动态线性化方法将原始非线性时滞系统转换为数据模型。其次，应用离散时间扩展状态观测器对未知残差非线性时变项进行估计，提出了一种基于离散时间扩展状态观测器的无模型自适应控制方案。此外，通过设计事件触发条件以确保Lyapunov稳定性，建立了基于离散时间扩展状态观测器的事件触发无模型自适应控制。只有当系统指示器满足所提供的事件触发条件时，才更新控制输入信号；否则，控制输入保持不变，可以有效地解决有限的通信带宽问题。最后，通过仿真验证了该方法的有效性。     

一类利普希茨非线性系统的全局有限时间控制

讨论了一类Lipschitz非线性系统的全局有限时间控制问题,利用Lyapunov稳定性理论,齐次系统理论及系统局部有限时间稳定性理论,给出了一个连续非光滑的状态反馈控制器存在的充分条件,它能将满足全局Lipschitz条件的非线性系统在有限时间控制到平衡点.最后,通过仿真实验验证了方案的有效性.     

基于性能触发的双层结构模型预测控制

双层控制结构广泛应用于工业过程控制,针对实际系统中不确定性导致的性能下降和控制不可行的问题,提出一种事件触发的动态实时优化(Dynamic Real-Time Optimization,D-RTO)与模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)双层结构.上层采用经济模型预测控制(Economic MPC,EMPC)对目标函数进行优化,计算最优参考轨迹并传给下层;下层采用MPC使系统跟踪上层轨迹;通过构建基于性能指标的事件触发条件来及时补偿不确定性造成的系统性能损失,无需等到D-RTO的下一次优化.当实际系统性能指标与上层优化的性能指标之差超出阈值时,需要重新求解EMPC,并基于当前状态更新参考轨迹.在此基础上,进一步分析了事件触发的D-RTO与MPC双层控制结构的可行性和闭环稳定性.数值模拟实验验证了方法的有效性.     

基于事件触发观测器的不对中故障检测

目的 研究利用离散时间观测器模型来检测转子系统的早期不对中故障,提出一种基于新型事件触发区间观测器的转子早期不对中故障检测方法。方法 由区间观测器生成残差区间,过程中引入更符合实际的l₁/H_∞性能指标并转化为线性矩阵不等式约束条件下的凸优化问题;利用转子不对中实验平台进行实验,验证所提故障检测方法的有效性。结果 新型事件触发区间观测器具有最优的未知干扰鲁棒性和早期不对中故障敏感度;分析实验振动数据表明,引入事件触发策略后数据量减少一半。结论 笔者提出的事件触发区间观测器故障检测方法有更广泛的应用范围,引入事件触发机制,在保证检测效果的前提下,缓解了通信网络的压力。     

非自治混沌系统在事件触发控制下的同步

通过共同设计事件触发条件和控制增益,研究了非自治混沌系统在事件触发控制下的同步问题.首先,利用Lyapubov稳定性定理,得到了事件触发机制下非自治混沌系统实现同步的线性矩阵不等式形式的充分条件.然后,给出了相邻两次事件触发时间间隔的下界.最后,以陀螺仪系统为例,验证了提出方法的有效性.     

Lurie混沌系统的有限时间同步问题

研究Lurie混沌系统的有限时间同步问题,同时考虑Lurie系统及其不确定系统、Lurie观测器系统及其不确定系统的有限时间同步问题,给出一个易于实现的连续非线性反馈控制器,并根据有限时间稳定性理论,指出当该控制器满足一定条件时,2个相同的Lurie系统可以快速达到有限时间同步,基于Lyapunov稳定性理论给出系统有限时间同步的充分条件,并估计出同步时间.最后数值算例说明该方法的有效性.