检索结果-南通市图书馆

电光与控制 2016年第8期23卷 28-32,43页

作者：刘贇张合新李国梁周鑫扈晓翔火箭军工程大学西安710025

针对网络随机系统下具有高斯白噪声的线性、离散时间随机过程,提出了一种基于事件触发采样机制的线性二次型高斯(LQG)最优控制设计方法。考虑最优控制律和最优事件触发律的联合设计,首先证明基于事件触发的LQG最优控制律同样满足分离定... 详细信息

针对网络随机系统下具有高斯白噪声的线性、离散时间随机过程,提出了一种基于事件触发采样机制的线性二次型高斯(LQG)最优控制设计方法。考虑最优控制律和最优事件触发律的联合设计,首先证明基于事件触发的LQG最优控制律同样满足分离定理,其次推导出代价函数,利用动态规划的方法求解最优触发律以及代价函数的最小值。仿真结果表明,在相同条件下,所提出的最优事件触发控制与传统的最优时间触发控制相比,能减少信息传输次数,节约通信资源,提升整体控制性能。

关键词：网络随机系统 LQG最优控制事件触发采样机制

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基于事件触发采样的连续时间切换系统的滤波器设计

基于事件触发采样的连续时间切换系统的滤波器设计

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作者：王钰瑶电子科技大学

学位级别：硕士

切换系统由切换控制信号和切换子系统组成,其自从被提出后,在近几十年引起了自动控制领域的广泛的研究。切换系统作为一类多学科的融合研究问题,在自动控制领域,其动力学行为与各个切换子系统和相应的切换信号密切相关。由于一些不可避... 详细信息

切换系统由切换控制信号和切换子系统组成,其自从被提出后,在近几十年引起了自动控制领域的广泛的研究。切换系统作为一类多学科的融合研究问题,在自动控制领域,其动力学行为与各个切换子系统和相应的切换信号密切相关。由于一些不可避免的因素,例如时延,噪声,非线性等,切换系统的稳定性研究较为复杂。为了使切换系统的输出信号更为平滑,尽可能减少噪声和扰动的影响,滤波器是一个对信号过滤的很好的方法。考虑到实际工程中存在资源受限的情况,当切换系统的切换频繁发生时,滤波器难以保证很高的采样频率。因此,两次采样间隔中会出现多次切换,滤波器可能在多次切换中都无法匹配到切换系统的系统状态,这不可避免地导致非常复杂的异步情况。而目前,对事件触发采样机制下的两次采样间多次切换这一问题的切换系统稳定性分析和H滤波器设计的成果非常有限。因此无论是从理论研究和实际工程考虑,对这类问题的研究显得十分重要。本文研究了一种基于事件触发采样机制下的切换系统、H滤波器等组成的事件触发滤波误差系统,对其进行了复杂异步情况的分析、系统稳定性分析和H滤波器设计。本文的工作可以细化为以下几个方面:(1)为了降低干扰输入和测量噪声对切换系统的影响,并且在实际工程中。此类噪声和扰动是难以提前预知的。本文选用了H滤波器用于对切换系统的输出信号过滤,并提出了滤波误差系统。在该系统中,通过误差函数刻画了滤波器和切换系统的匹配程度以及对干扰和噪声的过滤能力。基于此系统,分别展开了对了复杂异步情况、事件触发采样机制、H滤波器设计、系统稳定性分析等。(2)考虑在资源受限的条件下或系统频繁切换时,滤波器的采样次数远小于系统的切换次数时,相邻的两个采样点间会发生多次切换这一复杂情况,滤波器可能在多个模型依赖的驻留时间都无法匹配到切换系统的系统状态,异步时间将会大于模型依赖驻留时间。多次切换造成的异步时间段可能相互交叠在一起,形成交叠的异步时间段。针对这类复杂的异步情况,本文将所有的同步和异步情况都分别构建事件触发滤波误差系统的数学模型,从而简化复杂异步情况下的分析。(3)相比于传统的时间触发采样机制,本文采用事件触发采样机制。在这种机制下,当系统误差满足一定的条件时,才会触发采样。传统的时间触发采样机制会导致很多不必要的采样,很大程度上浪费了系统的资源。而事件触发采样这种灵活的采样机制能够很好的契合本文的假设,将采样次数大幅减少,只保留必要的采样即可。(4)基于连续时间线性切换系统和滤波器系统,得出了滤波误差系统。针对两次采样间允许多次切换这一假设,为了降低保守性,增加系统的灵活性,结合多Lyapunov能量函数方法和模型依赖驻留时间准则进行分析。首先给出该假设下的数学模型,研究了切换系统的稳定性条件和系统L增益分析,给出了模型依赖的驻留时间准则,进而研究了H滤波器的设计。其中,H滤波器的系数和事件触发采样机制的系数由一系列的线性矩阵不等式求解得到,为了使用Matlab中的LMI工具箱,需对线性矩阵不等式中的多项式的待求解变量进行分离,通过引入一个松弛矩阵Q的数学办法实现待求解变量的分离,从而通过线性矩阵不等式的求解方法得出了H滤波器系数和事件触发采样机制的系数。(5)结合一个数值仿真的例子证明本文结论的有效性,同时,与现有的文章中的结论做对比,证明本文的创新点和方法的有效性。

关键词：事件触发采样机制交叠异步时间间隔 H∞滤波器模型依赖驻留时间

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离散时间线性切换系统的异步动态输出反馈H∞控制

离散时间线性切换系统的异步动态输出反馈H∞控制

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作者：程嘉鹏电子科技大学

学位级别：硕士

本文的研究对象为离散时间线性切换控制系统,该系统自提出之日就被自动化领域的研究人员广泛研究,在工程实践中拥有非常大的实用价值。切换控制系统一般存在多个子系统,切换系统的运行过程就是多个子系统的切换过程,而工程实践中由于资... 详细信息

本文的研究对象为离散时间线性切换控制系统,该系统自提出之日就被自动化领域的研究人员广泛研究,在工程实践中拥有非常大的实用价值。切换控制系统一般存在多个子系统,切换系统的运行过程就是多个子系统的切换过程,而工程实践中由于资源有限,控制器无法保持很高的采样频率。因此,当子系统在两次采样时刻的间隔频繁切换时,会导致系统模态与控制器模态不匹配,从而产生复杂的异步切换情况。此外,环境中还存在噪声干扰,这些因素令系统的稳定性分析变得非常复杂。为了简化分析过程,一些研究令控制器直接对系统状态进行采样,而在工程实践中,系统状态的完整信息并不总是能够直接获取,因此本文考虑采用动态输出反馈控制。目前,针对事件触发机制下,允许采样间隔发生频繁切换的线性切换系统的稳定性分析及其对应的动态输出反馈H控制器设计的成果非常有限,因此无论是出于拓展理论边界还工程实践的考虑,对这类问题的研究都很有必要。本文研究了一种基于事件触发机制的离散时间线性切换系统的动态输出反馈H控制器的设计方案,对离散时间线性切换系统进行了复杂的稳定性分析、l增益性能分析和相应的控制器设计。本文的主要研究内容可以细化为五部分:（1）为了减少系统的数据通信量,本文采用事件触发采样机制替代了传统的周期采样机制。在事件触发采样机制下,只有误差满足一定条件时才会触发采样行为,这使系统在切换不频繁时会减少采样次数,在系统切换频繁时才频繁采样,从而在保证系统稳定性的前提下大大减少数据通信量。（2）考虑了子系统在控制器采样间隔频繁切换时造成的复杂异步情况。为了贴近工程实践,本文不限制子系统的最短驻留时长,因此在控制器采样间隔子系统发生频繁切换的可能性是存在的,这会导致系统的同步和异步切换情况变得复杂,本文在进行稳定性分析时分类讨论了这些情况。（3）针对一种基于事件触发机制的离散时间线性切换系统,在异步情况分析的基础上,本文利用多Lyapunov能量函数方法和平均驻留时间方法对其进行稳定性分析和加权l增益性能分析。多Lyapunov能量函数方法相比单Lyapunov能量函数方法降低了保守性,能更加准确地逼近各个子系统的能量状态。而平均驻留时间方法由于不限制子系统的最短驻留时间,在实际应用上更为广泛。（4）利用稳定性条件设计了动态输出反馈H控制器和相应的事件触发机制参数。本文在获得稳定性条件后,结合各类数学工具处理了稳定性条件中的耦合项问题,得到几个可解的线性矩阵不等式,从而使控制器设计存在数学依据。（5）结合一个数值算例证明本文结论的有效性,同时,将事件触发采样机制和周期采样机制产生的通信数据量进行对比,体现了事件触发采样机制在减少数据通信量方面的优越性。

关键词：离散时间切换系统事件触发采样机制平均时间驻留法 H_∞控制异步切换

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