两类线性切换系统的事件驱动控制问题的研究

作     者：王凤兰 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：井元伟

授予年度：2019年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：切换系统 事件驱动机制 执行器饱和 凸组合 驻留时间 

摘      要：切换系统是一类重要的混杂系统,由若干个子系统和切换规则组成。由于工业过程中的很多系统,如电力系统、化工系统和航天航空系统等,都可以描述成切换系统,因此,切换系统的研究得到了广泛的关注。随着网络化水平的迅速提高,传统的周期性采样会造成通信资源的浪费和网络负荷,而事件驱动机制的提出克服了上述问题,它是每当事件驱动条件违反时,就会发生一次事件驱动采样,在保证系统性能的同时大大降低了采样的频率。另外,在实际系统中几乎都存在大量约束,而执行器饱和是一类很普遍的非线性约束。饱和的存在给系统性能带来了很大的影响,可能会使得系统不稳定,而且饱和非线性的存在使得系统的分析和设计变得更复杂。因此如何处理饱和非线性也已成为一个关键且有意义的问题。目前,对线性切换系统的事件驱动控制问题和考虑执行器饱和的切换系统的事件驱动控制问题的研究还很少,因此,本文从这两类系统的镇定问题进行研究。首先,针对事件驱动采样控制的线性切换系统的镇定问题,基于共同李雅普诺夫函数方法,设计事件驱动控制器,给出任意切换下闭环切换系统可以渐近稳定的充分条件。其次,利用单李雅普诺夫函数和凸组合方法,共同设计出事件驱动控制器和切换信号,实现在所设计的约束切换信号下闭环切换系统的渐近稳定。随后,针对具有执行器饱和的线性切换系统,考虑状态可测的情况,运用凸组合的方法处理饱和非线性,基于共同李雅普诺夫函数方法,共同设计事件驱动状态反馈控制器和事件驱动条件,保证任意切换下闭环切换系统的渐近稳定,并给出相应的优化算法对吸引域进行估计。再次,针对具有执行器饱和的线性切换系统,考虑状态不可测的情况,同样采用凸组合的方法处理饱和非线性,运用驻留时间方法共同设计出事件驱动条件和事件驱动控制器,给出系统渐近稳定的充分条件,并对吸引域进行估计。针对上述问题,都证明出事件间间隔有正的最小下界,排除采样中的芝诺现象。最后,对本文所做的工作进行总结,并指出下一步的研究方向。