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混合攻击下直流微电网的FDI估计与模糊控制联合设计

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控制与决策 2023年第8期38卷 2335-2345页

作者：解相朋杨馥伊魏聪葛辉岳东南京邮电大学碳中和先进技术研究院南京210023 南京邮电大学自动化学院、人工智能学院南京210023

研究基于T-S模糊模型的直流微电网(DC-MG)系统在拒绝服务(DoS)和虚假数据注入(FDI)混合攻击下的协同估计控制框架.考虑网络化T-S模糊模型和并行分布补偿(PDC)模糊控制规则中的非均匀时间尺度,建立DC-MG系统的T-S模型.为了放宽现有的DoS... 详细信息

研究基于T-S模糊模型的直流微电网(DC-MG)系统在拒绝服务(DoS)和虚假数据注入(FDI)混合攻击下的协同估计控制框架.考虑网络化T-S模糊模型和并行分布补偿(PDC)模糊控制规则中的非均匀时间尺度,建立DC-MG系统的T-S模型.为了放宽现有的DoS攻击模型通常假定攻击的频率和持续时间均有限的要求,在攻击信号的休眠和活跃期的已知范围内提出一种新的DoS攻击模型.同时,构造一个切换脉冲观测器来估计由外部动态系统产生的未知FDI攻击信号.然后,利用依赖于攻击参数的时变lyapunov函数方法,导出系统在混合攻击下的指数稳定性判据.此外,基于线性矩阵不等式给出了模糊控制器和FDI攻击观测器的联合设计方法.最后,通过案例研究验证了所提出理论结果的有效性.

关键词： T-S模糊直流微电网拒绝服务攻击虚假数据注入攻击时变lyapunov函数线性矩阵不等式

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离散线性饱和系统稳定性分析及吸引域估计

控制工程 2012年第S1期19卷 161-164,171页

作者：陈奇倪伟王林高淮阴工学院电子与电气工程学院江苏淮安223003

考虑含有饱和执行器的离散线性系统稳定性分析和吸引域估计问题。基于普通二次lyapunov函数在系统分析中的保守性,采用时变的二次lyapunov函数,对线性离散饱和系统进行稳定性分析,给出了闭环系统的两种不变集条件,即并集水平不变集和凸... 详细信息

考虑含有饱和执行器的离散线性系统稳定性分析和吸引域估计问题。基于普通二次lyapunov函数在系统分析中的保守性,采用时变的二次lyapunov函数,对线性离散饱和系统进行稳定性分析,给出了闭环系统的两种不变集条件,即并集水平不变集和凸包水平不变集条件。将水平集不变集作为闭环系统的吸引域估计,进一步得到线性矩阵不等式(LMIs)形式的最大吸引域估计的优化方法;最后通过仿真算例说明本文方法的有效性,同时与基于二次lyapunov函数的方法相比,方法具有优越性。

关键词：离散饱和系统时变lyapunov函数不变集吸引域估计线性矩阵不等式

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不确定Lur'e系统的鲁棒脉冲饱和镇定

数学的实践与认识 2015年第6期45卷 220-229页

作者：黎艳陈武华百色学院数学与计算机信息工程系广西百色533000 广西大学数学与信息科学学院广西南宁530004 广西电力系统最优化与节能技术重点实验室广西南宁530004

对一类参数不确定的Lur'e系统,提出了具有饱和执行器的脉冲镇定问题.将饱和非线性项表示为有限个线性函数的凸组合,运用与脉冲时间序列关联的时变lyapunov函数,建立了具有饱和脉冲输入的不确定Lur'e系统指数稳定性的判据,并获得了零解... 详细信息

对一类参数不确定的Lur'e系统,提出了具有饱和执行器的脉冲镇定问题.将饱和非线性项表示为有限个线性函数的凸组合,运用与脉冲时间序列关联的时变lyapunov函数,建立了具有饱和脉冲输入的不确定Lur'e系统指数稳定性的判据,并获得了零解吸引域的估计.然后,基于线性矩阵不等式,给出了脉冲饱和控制器存在的条件,同时给出了求解最大吸引域估计的凸优化问题.最后,数值实例验证了所提出方法的有效性.

关键词：脉冲控制 Lur'e系统时变lyapunov函数饱和执行器吸引域

一类单边Lipschitz系统的脉冲观测器设计

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广西大学学报（自然科学版） 2015年第6期40卷 1588-1596页

作者：黄敢基罗世贤韦琳娜陈武华广西大学数学与信息科学学院广西南宁530004

为了研究一类单边Lipschitz非线性系统的脉冲观测器设计方法,构造了与脉冲发生时间序列相关的时变Laypunov函数分析相应观测误差系统的稳定性,结合线性矩阵不等式技术和单边Lipschitz条件,得到了的观测器指数收敛的充分条件和观测器增... 详细信息

为了研究一类单边Lipschitz非线性系统的脉冲观测器设计方法,构造了与脉冲发生时间序列相关的时变Laypunov函数分析相应观测误差系统的稳定性,结合线性矩阵不等式技术和单边Lipschitz条件,得到了的观测器指数收敛的充分条件和观测器增益矩阵的求解方法。研究结果表明:时变Laypunov函数能有效处理脉冲发生对误差系统稳定性的影响,而基于单边Lipschitz条件设计的观测器比基于传统的Lipschitz条件设计的观测器具有更广的应用范围。

关键词：单边Lipschitz系统时变lyapunov函数脉冲观测器指数稳定性

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不确定性离散时间线性系统的鲁棒脉冲镇定

数学的实践与认识 2019年第18期49卷 140-146页

作者：柳长青陈武华百色学院数学与计算机信息工程系广西百色533000 广西大学数学与信息科学学院广西南宁530004 广西电力系统最优化与节能技术重点实验室广西南宁530004

针对具有范数有界不确定性的线性离散时间系统,研究了鲁棒状态反馈脉冲镇定问题.首先,引入与脉冲时间序列相关的时变lyapunov函数,运用凸组合技术,给出一种能够保证闭环系统鲁棒指数稳定性的状态反馈脉冲控制律存在的充分条件;其次,证... 详细信息

针对具有范数有界不确定性的线性离散时间系统,研究了鲁棒状态反馈脉冲镇定问题.首先,引入与脉冲时间序列相关的时变lyapunov函数,运用凸组合技术,给出一种能够保证闭环系统鲁棒指数稳定性的状态反馈脉冲控制律存在的充分条件;其次,证明了该条件可转化为一组线性矩阵不等式可解性问题.通过求解这组线性矩阵不等式,可以获得鲁棒状态反馈脉冲控制律增益矩阵;最后,通过数值例子说明所得结果的有效性.

关键词：鲁棒指数稳定离散时间系统时变lyapunov函数不确定

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基于时变增益的脉冲观测与反馈控制研究

基于时变增益的脉冲观测与反馈控制研究

作者：邓晓庆广西大学

学位级别：硕士

本世纪初,自德国学者Raff与Allg¨ower提出脉冲观测器理论以来,基于观测器的输出反馈控制已成为控制工程领域中重要的控制策略之一.脉冲观测器旨在利用系统离散时刻的输出信息,联合其修正项获得受控系统的状态估计.在基于离散化的网络... 详细信息

本世纪初,自德国学者Raff与Allg¨ower提出脉冲观测器理论以来,基于观测器的输出反馈控制已成为控制工程领域中重要的控制策略之一.脉冲观测器旨在利用系统离散时刻的输出信息,联合其修正项获得受控系统的状态估计.在基于离散化的网络化控制背景下,系统状态受通信时滞、外部干扰等因素影响,如何设计其相应的脉冲观测器估计系统状态以及如何研究基于脉冲观测器的输出反馈控制问题具有重要意义.本文分别研究了Lipschitz非线性系统的脉冲观测器设计、时滞反应-扩散神经网络系统的脉冲同步以及不确定线性时滞系统的基于脉冲观测器的反馈控制问题.与以往的Luenberger型脉冲观测器设计方法相比,本文所设计的脉冲观测器是基于剖分方法的时变增益脉冲观测器,更准确地适应了脉冲区间的长度变化,从而提高了系统的观测精度与同步性能.本文的主要工作如下:(1)研究了一类基于时变增益脉冲观测器的Lipschitz非线性系统的反馈控制问题.假设系统的状态信息是非周期离散可测的,提出了基于最大脉冲区间剖分的脉冲观测器设计方法.由于脉冲区间大小的不确定性,随着剖分次数的增加,所设计的时变增益矩阵随之动态改变,观测器状态按照脉冲方式进行状态更新.运用LPV方法与分段时变lyapunov函数方法分析了相应误差系统的指数稳定性,获得了以线性矩阵不等式形式的稳定性充分条件.(2)研究了一类时滞反应扩散神经网络系统的脉冲同步问题.假设系统的状态信息是非周期离散可测的,与以往基于静态脉冲增益矩阵的脉冲同步策略不同,所提出的脉冲同步策略是基于脉冲区间相关的.时变增益能够适应采样区间的变化,有效地反映出区间的变化信息,极大地降低了现有结果的保守性.通过应用与脉冲时间相关的离散lyapunov函数分析同步误差系统的稳定性.利用一组线性矩阵不等式,给出了脉冲同步控制器存在的充分条件.(3)研究了一类基于时变增益观测器的不确定线性时滞系统的控制问题.首先,利用系统的离散时刻输出信息设计基于时变增益的脉冲观测器.其次,引入状态估计向量,将其与原系统状态作差得到误差状态向量,构造时变lyapunov函数,结合Young不等式方法分析了闭环系统的指数稳定性.(4)研究了一类带有观测时滞的Lipschitz非线性系统的脉冲观测器设计以及基于观测器的输出反馈控制问题.假设时滞大小不超过脉冲区间的上界.首先,利用增维切换建模技术将系统建模为切换系统.其次,引入状态误差变量,导出反馈控制下具有混杂结构特征的闭环系统,运用切换的时变lyapunov函数方法和Gronwall不等式方法分析了闭环系统的指数稳定性.进一步,结合凸组合技术,以线性矩阵不等式形式给出了基于脉冲观测器的输出反馈控制律的设计准则.

关键词：脉冲观测器观测时滞时变增益时变lyapunov函数增维切换建模技术脉冲同步

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网络攻击下自动驾驶汽车的路径跟踪控制研究

网络攻击下自动驾驶汽车的路径跟踪控制研究

作者：于文汐南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,汽车技术的发展越来越受欢迎。自动驾驶汽车既可以避免人为操作的失误,又能减少对大气的污染,现已成为汽车行业的重大发展趋势。其中,实现自动驾驶汽车的路径跟踪控制是一项很重要的任务,但由于传感器、通信系统、执行器等部件... 详细信息

近年来,汽车技术的发展越来越受欢迎。自动驾驶汽车既可以避免人为操作的失误,又能减少对大气的污染,现已成为汽车行业的重大发展趋势。其中,实现自动驾驶汽车的路径跟踪控制是一项很重要的任务,但由于传感器、通信系统、执行器等部件的广泛应用,使得车辆的复杂性不断增强,网络攻击的发生概率也随之增加。鉴于此,本文针对自动驾驶汽车在路径跟踪控制时如何抵抗网络攻击进行了一系列的研究和分析。以下是本文的主要研究内容:第二章研究了周期拒绝服务(DoS)攻击下自动驾驶汽车的路径跟踪安全控制问题。考虑周期性DoS攻击模型,结合自动驾驶汽车路径跟踪系统的状态空间形式和控制器模型,运用切换系统方法建立新的模型。利用与攻击参数有关的时变lyapunov函数方法分析了系统在周期DoS攻击下的指数稳定性和H_∞性能,并给出了弹性控制器设计准则。最后,通过数值仿真实例验证了所提的控制方法的有效性和可行性。第三章研究了混合攻击下自动驾驶汽车的路径跟踪安全控制问题。考虑传感器虚假数据注入(FDI)攻击模型和周期DoS攻击模型,结合自动驾驶汽车路径跟踪系统和控制器模型,通过切换系统方法建立新的系统模型。利用与攻击参数有关的时变lyapunov函数方法设计观测器用来对系统状态和FDI攻击信号进行协同估计。再利用时变lyapunov函数方法分析了系统在混合攻击下的指数稳定性和H_∞性能,并提出了状态反馈控制器设计准则。最后,通过仿真实例验证了所提的方法的可行性和有效性。第四章研究了在非周期DoS攻击和FDI攻击下自动驾驶汽车的路径跟踪安全控制问题。考虑一个非周期DoS攻击模型,该模型是受到时间约束的。结合传感器FDI攻击模型、控制器模型和自动驾驶汽车路径跟踪系统模型,运用切换系统方法建立新模型。利用时变lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(LMIs)技术求解观测器,通过分析系统在非周期DoS攻击和FDI攻击下的指数稳定性和H_∞性能,提出状态反馈控制器设计方法。最后,通过仿真实例和对比仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：自动驾驶汽车路径跟踪控制拒绝服务攻击虚假数据注入攻击时变lyapunov函数

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时滞脉冲作用下的非线性系统稳定与镇定研究

时滞脉冲作用下的非线性系统稳定与镇定研究

作者：位旦广西大学

学位级别：硕士

脉冲控制由于其成本低、可靠性高、易实现等优点,在通讯、生物、经济等领域有着广泛的应用.从控制理论角度来看,脉冲是系统输出在离散时刻的采样.脉冲信息在传输过程中,受网络拥塞等因素的影响,不可避免地存在传输时滞.过大的传输时滞... 详细信息

脉冲控制由于其成本低、可靠性高、易实现等优点,在通讯、生物、经济等领域有着广泛的应用.从控制理论角度来看,脉冲是系统输出在离散时刻的采样.脉冲信息在传输过程中,受网络拥塞等因素的影响,不可避免地存在传输时滞.过大的传输时滞将降低系统性能,甚至破坏系统的稳定性.因此,定量地分析脉冲时滞对系统稳定与镇定设计的影响,确保系统对小的脉冲时滞具有鲁棒稳定性是十分必要的.本文分别就非线性时滞Lur’e系统的时滞脉冲同步、T-S模糊时滞系统的时滞脉冲控制以及具有时滞脉冲效应的非线性奇异摄动系统,提出了在时滞脉冲作用下的稳定性分析与镇定设计的新方法.主要工作如下：(1)研究了非线性时滞Lur’e系统的时滞脉冲同步问题.考虑了系统输出信号存在传输时滞.引入与脉冲时间序列相关的lyapunov函数,并结合Razhumikhin技术分析同步误差系统的指数稳定性.运用凸组合技术,建立了系统时滞输出反馈完全同步脉冲方案.该方案对小的传输时滞具有鲁棒性.应用该同步方案于蔡氏电路的脉冲同步问题,得到了输出反馈脉冲控制律及可同步的传输时滞的最大上界.(2)研究了T-S模糊时滞系统的时滞脉冲镇定问题.引入T-S模糊规则,将一类非线性时滞系统表示为T-S模糊时滞系统,并提出了模糊时滞脉冲镇定方案.运用时变Razhumikhin型lyapunov函数分析技术,建立了系统可模糊脉冲镇定新的准则.该准则揭示了脉冲区间长度及脉冲时滞大小对模糊脉冲控制律设计的影响.与已有结果相比,较大地提高了系统可脉冲镇定的脉冲区间长度上界.进一步地,将求解脉冲控制律增益矩阵问题转化为一组线性矩阵不等式可解性问题.通过求解该组线性矩阵不等式,可获得脉冲时滞的最大上界.(3)研究了时滞脉冲作用下的非线性奇异摄动系统的指数稳定性问题.运用双时间尺度分解,将系统分解为带有时滞脉冲的慢子系统和无脉冲的快子系统.由快慢子系统的lyapunov函数构建全阶系统的向量lyapunov函数,运用脉冲向量微分不等式技术,得到了系统对于充分小的奇异摄动参数指数稳定判据,并给出奇异摄动参数上界的估计.该判据依赖于脉冲时滞的大小,当脉冲时滞为零时,涵盖了已有的结果.所得到的结果应用于具有未建模动态和脉冲效应的DC-电动机系统,得到了新的稳定性条件.

关键词：时滞 Lur'e系统 T-S模糊时滞系统奇异摄动系统时滞脉冲时变lyapunov函数脉冲控制指数稳定性

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奇异线性系统的有限时间稳定性分析

奇异线性系统的有限时间稳定性分析

作者：马倩济南大学

学位级别：硕士

奇异系统是系统与控制科学领域的基本模型,在许多工程领域有着广泛的应用.对于奇异线性系统的有限时间稳定性分析,不仅要考虑该系统的有限时间稳定性,还要考虑该系统正则等问题.因此,相对于一般系统,奇异线性系统的稳定性研究更为复杂.... 详细信息

奇异系统是系统与控制科学领域的基本模型,在许多工程领域有着广泛的应用.对于奇异线性系统的有限时间稳定性分析,不仅要考虑该系统的有限时间稳定性,还要考虑该系统正则等问题.因此,相对于一般系统,奇异线性系统的稳定性研究更为复杂.目前,虽然有很多针对奇异线性系统的有限时间稳定性的结果,但大多数都是通过构造时不变lyapunov函数的方法得到的.本文利用奇异线性系统的结构特点,设计时变lyapunov函数,给出奇异线性系统有限时间稳定的新条件,并设法降低结果的保守性.本篇论文结构如下:第一章简要介绍奇异系统、切换奇异系统以及有限时间稳定的产生和发展.第二章定义了基本知识与符号,为下文做铺垫.第三章通过构造时变lyapunov函数,引入一个带自由加权矩阵的零项,利用线性矩阵不等式给出了连续时间奇异线性系统有限时间稳定的具体可验证的新的条件,然后推广到该系统的H有限时间稳定,同时也考虑了离散时间奇异线性系统的有限时间稳定,最后通过例子说明所得结果具有有效性和更低的保守性.第四章类似第三章的方法,得到在连续时间和离散时间下的奇异线性时滞系统的有限时间稳定的充分条件,最后,给出数值算例,通过对线性矩阵不等式求解验证结论的有效性和保守性.第五章借助多重时变lyapunov函数和模型依赖平均驻留时间方法,给出了切换奇异线性系统有限时间稳定的充分条件,并进一步给出该系统H有限时间稳定的充分条件,最后给出例子证明所得结果的可行性.第六章对本文的重要成果进行总结,并对今后的研究进行展望.

关键词：有限时间稳定奇异线性系统切换奇异线性系统时变lyapunov函数平均驻留时间