网络攻击下基于观测器的信息物理系统输出反馈控制

针对信息物理系统中随机发生的虚假数据注入攻击和数据包丢失现象,提出了一种基于观测器的信息物理系统输出反馈安全控制方法.首先,考虑到虚假数据注入攻击和数据包丢失的影响,建立了一类具有网络攻击、数据包丢失和外部扰动等多种约束参数的马尔可夫跳变系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论、随机系统理论和线性矩阵不等式方法给出系统随机稳定的充分条件,进而设计了具有给定H_∞性能的信息物理系统输出反馈控制器;最后,通过仿真实例验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

具有访问约束和随机时延的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类同时具有介质访问约束和随机时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制设计问题. 考虑到介质访问约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的马尔可夫跳变系统,基于李雅普诺夫稳定性理论和LMI技术推导出系统稳定的充分条件,并且设计了相应的动态输出反馈控制器,使得闭环系统鲁棒稳定并具有给定的H_∞性能,最后通过仿真算例证明了所提出方法是有效的.     

一类分数阶系统的有界H∞事件触发跟踪控制

针对一类具有未知外部扰动以及输入饱和且控制方向未知的非同元次分数阶严格反馈非线性系统,研究其基于事件触发机制的自适应有界H_∞跟踪控制问题。结合事件触发策略、有界H_∞控制方法以及Nussbaum增益技术,提出一种自适应神经网络有界H_∞事件触发跟踪控制方法。所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差以及闭环系统中的所有信号是有界的,且系统对外部干扰具有很好的抑制作用。此外,所提出的控制策略既可避免非线性系统H_∞控制方法中可能出现的控制器输出值过大的问题,也能使系统的控制输入不再频繁进行更新,进而达到节约通信资源的目的。仿真结果验证了所提出方法的可行性及有效性。     

一类测量数据丢失网络控制系统的混合H2/H∞控制

对一类具有测量数据丢失的网络控制系统,讨论混合H2/H∞性能约束下的动态输出反馈控制问题.利用矩阵不等式方法,给出保证闭环系统均方指数稳定,并且满足给定H2和H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的求解算法.数值仿真验证了所提出算法的可行性.     

非线性系统预设有限时间有界H∞容错控制

针对一类具有外部扰动的严格反馈非线性系统,研究系统的预设有限时间有界H_∞容错控制问题,提出一个新的预设有限时间性能函数,进一步改进约束控制性能。结合反步法和有界H_∞设计思想,给出一种预设性能有限时间有界H_∞容错控制器设计方案,解决非线性系统在有界稳定情况下的H_∞控制设计问题。所设计的控制器能够保证跟踪误差,以预先设定的暂态和稳态性能在有限时间内收敛到平衡点附近的小邻域内,并且具有H_∞干扰抑制性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一类综合控制系统的动态输出反馈H∞控制器设计

基于稳定性分析理论,利用线性矩阵不等式方法和交叉项界定法,设计无记忆和记忆的动态输出反馈H_∞控制器,构造新的Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函,推出动态输出反馈控制在满足H_∞性能指标条件下渐近稳定的充分性判据,所得定理适用于标准和非标准情形.通过算例验证控制方法有效.     

模态依赖时滞不确定Markov跳变系统的鲁棒H∞容错控制

针对一类具有模态依赖时变输入时滞和状态时滞的不确定奇异Markov跳变系统,在执行器发生故障的情况下,研究了其鲁棒H_∞容错控制问题. 基于积分不等式的方法,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,给出了此类系统存在无记忆状态反馈鲁棒容错控制律的充分条件,并设计了鲁棒H_∞容错控制器,使得闭环系统稳定且满足一定的H_∞干扰抑制水平.最后,仿真算例验证了该方法的有效性.     

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.     

随机通讯时延网络化切换系统H_∞静态输出反馈控制

针对数据包在网络传输中的随机时延情形,研究任意切换律作用下离散切换系统的H∞静态输出反馈问题.数据包包含系统的测量输出信号和切换信号,其时延由一个满足Bernou lli分布的随机变量来描述.选用切换Lyapunov函数,设计静态输出反馈控制器使得闭环系统在均方意义下指数稳定且具有H∞扰动衰减度γ.控制器的参数通过求解一组线性矩阵不等式获得.数值仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.     

Round-Robin协议下非线性时变系统的保概率H∞滤波

针对实际系统存在各种不可预知的扰动,造成系统很难精确地达到期望的各项性能指标,研究了基于Round-Robin协议的一类非线性时变系统的保概率H_∞滤波问题。利用概率约束H_∞性能指标,使该系统更贴近实际工程应用。同时,考虑在数据传输过程中产生的网络拥塞和资源占用现象,采用Round-Robin协议对网络节点间的数据传输进行调度。考虑信号从传感器至待设计滤波器传输过程中具有非线性扰动,构造保概率非脆弱H_∞滤波器。其不确定参数由服从均匀分布且相互独立的随机变量控制,同时通过寻求线性矩阵不等式工箱设计能在概率约束下保证性能要求的滤波器。利用递推线性矩阵不等式方法求解保概率H_∞滤波问题。最后,通过仿真示例,证明所提出的滤波方案的有效性。     

一类时滞切换模糊系统的静态输出反馈控制

对于一类不确定时滞的连续切换模糊系统,研究其静态输出反馈控制问题．利用多Lyapunov函数方法及切换策略,使得相应的闭环系统渐近稳定,同时设计可以实现系统全局渐近稳定的切换律．提出了确保该系统可通过输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将该充分条件转化为具有较强可解性的线性矩阵不等式（LMI）问题．最后用MATLAB软件对系统进行仿真,验证结论的可行性与有效性．     

一类短时延的广义网络控制系统的鲁棒H_∞控制

基于正则、无脉冲和线性定常的广义系统,研究了一类网络控制系统的H∞控制问题.针对传感器和执行器节点由时钟驱动,控制器节点由事件驱动,网络总诱导时延小于一个采样周期及具有有限能量的外部扰动的网络控制系统,利用李亚普诺夫理论和线性矩阵不等式描述方法,推导出动态输出反馈H∞控制律存在的充分条件,并给出了相应的设计方法.通过仿真实例,说明了所用方法的有效性.     

具有输入量化的信息物理系统的安全控制

针对执行器攻击、量化编码器/解码器参数不匹配和外部干扰的信息物理系统(cyber-physical systems, CPS),设计一种新型的鲁棒自适应控制器确保其安全稳定运行。基于Lyapunov稳定理论推导出使信息物理系统具有鲁棒H2性能的充分条件,控制器的非线性结构包含两部分：一部分为干扰和量化补偿器,用于消除外部干扰和量化误差的影响,另一部分为基于隐蔽式假数据攻击上界信息的攻击补偿器,用于抑制异常检测器检测不到、未触发警报的攻击。最后,仿真算例结果表明控制器能保证闭环系统稳定并且具有较好的系统性能,说明了方法的有效性。     

不确定广义变时滞系统输出反馈H∞控制

考虑一类状态和输入同时具有变时滞的不确定性广义时滞系统输出反馈H∞控制器设计问题·不确定性假设是非线性的但范数有界,在适当的假设下利用线性矩阵不等式方法和Lyapunov函数方法相结合,给出了广义时滞系统动态输出反馈鲁棒H∞控制器的设计方法和存在的充分条件·该控制器的设计使得在满足一定的条件下对所有的不确定性,闭环系统是容许的(正则、稳定、无脉冲)且从扰动到控制输出的传递函数的H∞范数是不超过某个确定的上界,所得结论可化为标准的LMIs求解,并可推广到多时滞情况·算例验证了设计方法的有效性·     

不确定时滞组合系统的鲁棒分散可靠控制

研究一类包含状态时滞和参数不确定性的不确定时滞组合系统基于状态观测器的鲁棒分散可靠控制问题 .目的是设计分散状态观测器和线性无记忆观测状态反馈控制器 ,使得对于任意容许的不确定性以及在每一个子系统中预先指定的执行器子集合内执行器的失效 ,相应的闭环系统渐近稳定 .最后给出一个数值例子验证了本文所给结果的有效性 .     

综合控制系统的动态输出反馈控制器设计

为进一步对控制系统进行系统分析与设计,对离散时滞奇异摄动不确定控制系统设计动态输出反馈控制器,使闭环系统渐近稳定.针对时滞依赖和时滞独立两种情形进行讨论,构造一种新的二次求和型李雅普诺夫泛函.利用交叉项界定方法对泛函差分过程进行放大,并综合运用引理消除系统的不确定性,推出动态输出反馈控制器在时滞条件下存在的充分性判据,扩大控制器的摄动控制范围.对所得结论进行推广,通过算例验证该方法的有效性和可行性,并通过对比相应文献,说明所得控制器具有一定的优越性,可使闭环系统渐近稳定.不仅符合设计要求,而且能达到二次调节控制效果.     

双线性广义时滞系统的稳定性与无源控制

研究了离散的双线性广义时滞系统在外部输入作用下的稳定性和无源控制问题.利用线性矩阵不等式和广义代数Riccati不等式,给出了离散双线性广义时滞系统渐进稳定且严格无源的充分条件,并且基于此条件给出存在状态反馈控制器,使得闭环系统渐进稳定且严格无源的充分条件,同时给出相应的控制器设计.     

板宽板厚多变量系统的自抗扰解耦控制

针对精轧的板宽板厚多变量系统具有强耦合、大时滞、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制(ADRC)静态解耦和扩张状态观测器(ESO)动态解耦技术,给出一种多变量系统的ADRC解耦设计方案. 为提高时滞对象的快速性,设计了一种去掉跟踪微分器(TD),由ESO和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)两部分组成的ADRC,其中NLSEF改用非线性函数实现,ADRC阶次比常规方法低一阶. 仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果好,而且对模型的不确定性和外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力.     

具有通信约束的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类存在访问约束和时变时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制器的设计问题.考虑到介质访问约束服从Markov分布和时变时延的上界小于一个采样周期的情况,将网络化控制系统建模为一类具有不确定性的离散时间Markov跳变系统.根据Lyapunov稳定性理论与状态增广方法,给出了闭环网络化控制系统渐近稳定的充...