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南京理工大学学报 2017年第6期41卷 698-707页

作者：王剑峰谢光前姜顺潘丰江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122 常州工学院计算机信息工程学院江苏常州213002

针对非线性网络化控制系统中滤波器参数的摄动问题,考虑传感器-滤波器存在随机一步时延和丢包,设计了1种非脆弱耗散全阶滤波器。滤波器参数具有范数有界不确定性。通过构造Lyapunov函数,使用线性矩阵不等式方法推导出非脆弱耗散滤波器... 详细信息

针对非线性网络化控制系统中滤波器参数的摄动问题,考虑传感器-滤波器存在随机一步时延和丢包,设计了1种非脆弱耗散全阶滤波器。滤波器参数具有范数有界不确定性。通过构造Lyapunov函数,使用线性矩阵不等式方法推导出非脆弱耗散滤波器存在的充分条件。通过解矩阵不等式得到滤波器参数的求解表达式。该滤波器不仅是非脆弱的,而且滤波误差系统满足稳定性和耗散性能要求,同时减少了状态增广带来的计算负担。仿真算例验证了非脆弱耗散滤波器的有效性。

关键词：非线性控制系统网络化控制系统非脆弱滤波器耗散滤波器线性矩阵不等式方法

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区间二型模糊系统的滤波器设计

区间二型模糊系统的滤波器设计

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作者：王尹材燕山大学

学位级别：硕士

由于在实际系统中,存在非线性特征和不确定因素,因此对系统滤波器的设计综合与理论分析带来了困难。值得提出的是区间二型模糊系统利用若干线性子系统,可以有效的近似非线性系统,同时具有通过上下界隶属度函数捕捉系统中存在的不确定信... 详细信息

由于在实际系统中,存在非线性特征和不确定因素,因此对系统滤波器的设计综合与理论分析带来了困难。值得提出的是区间二型模糊系统利用若干线性子系统,可以有效的近似非线性系统,同时具有通过上下界隶属度函数捕捉系统中存在的不确定信息的优势,所以吸引了很多学者的关注。此外,在控制工程领域,部分系统内部状态无法直接测量,导致在信号处理方面带来了很大的困难。因此,设计有效的滤波器,解决系统信号的观测与估计,是值得研究的课题。本文对区间二型模糊系统的滤波器设计问题进行研究,具体工作如下:首先,基于离散时间区间二型模糊系统,研究了自适应事件触发策略框架下,前件变量错配的H∞滤波器设计问题。通过前件变量重构方法,解决了滤波器与系统信息接收的错配问题。利用延迟区间划分方法,借助分段函数,统一了触发节点与数据传输时间形式,提出了具有反正切函数的自适应触发方案,有效的减少了传输信息的冗余。其次,考虑在事件触发方案结合量化器条件下,区间二型模糊系统具有传感器网络结构的H∞滤波器设计问题。采用主导模糊规则作用的思想,提出了切换非脆弱滤波器,不仅可以有效的表达系统内部动态特性,而且具有一定的抗干扰能力。传统的事件触发方案与量化器的结合,可以有效的提高数据传输的效率,减少滤波器更新频率,延长滤波器工作时效。最后,针对系统结构突变和部件损坏情况,研究了动态事件触发框架下,区间二型模糊Markov跳变系统,扩展耗散非脆弱滤波器设计问题。将传统的事件触发策略拓展为动态事件触发策略。利用隐Markov模型,统一模态依赖/独立滤波器设计模型。应用模态相关的Lyapunov函数,结合扩展的反凸组合矩阵放缩技术与Writingger不等式,得到了滤波误差系统渐近稳定的充分条件。通过仿真算例阐述所得结果的有效性和实用性。

关键词：区间二型模糊系统 Markov跳变系统扩展耗散性能自适应事件触发动态量化器非脆弱滤波器

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基于事件触发机制的状态饱和正系统的控制器和滤波器设计

基于事件触发机制的状态饱和正系统的控制器和滤波器设计

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作者：邵宇杭州电子科技大学

学位级别：硕士

现实世界中,存在一类可以建模包含非负变量动态过程的系统,这类系统被称为正系统。正系统在实际中有着非常广泛地应用,如,空中编队飞行、病毒突变研究、城市水务管理等。在实际中,由于系统元器件的老化或性能的退化,系统的状态经常会受... 详细信息

现实世界中,存在一类可以建模包含非负变量动态过程的系统,这类系统被称为正系统。正系统在实际中有着非常广泛地应用,如,空中编队飞行、病毒突变研究、城市水务管理等。在实际中,由于系统元器件的老化或性能的退化,系统的状态经常会受到饱和现象的影响。目前,大多数文献只考虑输入饱和(或执行器饱和),但忽视了状态饱和这种重要的饱和现象。现存大多数文献所采用的信号采样主要是基于周期性的时间触发机制,而这种采样机制容易造成资源的浪费。对于一些控制系统,如,网络通信系统,由于通信网络带宽的受限和网络通道中大规模的数据传输,采用时间触发机制是不切实际的。因此,一类基于事件触发采样机制的综合方法被引进。对于系统综合问题的研究,控制器和滤波器设计是两类基本且重要的研究主题。本文主要研究基于事件触发的状态饱和正系统的控制器和滤波器设计问题,具体内容如下:第一章首先介绍本文的研究背景及意义。接着,总结正系统和切换正系统的研究现状。然后,介绍事件触发的状态饱和正系统的控制器以及滤波器设计的相关结论。最后,概述本文的主要研究内容。第二章研究一类基于事件触发机制正系统的饱和控制问题。首先,针对具有输入饱和约束的正系统,建立一个基于1-范数的事件触发条件。借助线性余正Lyapunov函数和线性规划的方法,设计系统的事件触发控制器,保证系统的正性和稳定性。接着,对具有状态饱和约束的正系统,利用矩阵分解的方法,将原系统转化为区间不确定系统。进而,原系统的正性和稳定性可以通过研究区间不确定系统上界的稳定性和下界的正性来达到,所有提出的条件可利用线性规划方法求解。最后,将提出的方法推广到连续时间正系统。第三章提出基于事件触发机制的状态饱和正系统的滤波器设计。首先,基于误差和可测量输出建立一个1-范数形式的事件触发条件。接着,针对系统扰动信号有界的情况,通过构造线性Lyapunov函数,设计一个l1增益滤波器。最后,建立两类涉及加性和乘性扰动形式的非脆弱滤波器框架,构造锥不变集保证带有状态饱和约束的正系统滤波器状态能保持在其中。第四章设计一类具有状态饱和约束切换正系统的事件触发滤波器。首先,利用1-范数的事件触发条件将滤波器系统转化为区间不确定系统。进而,滤波器系统和误差系统的正性可以通过区间系统下界的正性得到。接着,借助多线性余正Lyapunov函数,滤波器系统和误差系统的稳定性可通过区间不确定系统上界的稳定性得到。最后,利用矩阵分解方法,建立两类包括加性和乘性扰动的非脆弱滤波器框架。第五章总结全文的研究内容,并提出一些值得今后研究的问题。

关键词：正系统事件触发机制输入和状态饱和非脆弱滤波器

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网络化T-S模糊随机系统的滤波与控制

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作者：刘双杭州电子科技大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里,网络控制系统吸引了很多学者的关注。网络控制系统具有成本低、安装方便、可靠性高等优点,然而,网络的共享特性给系统的稳定性和性能分析带来了很大的挑战。当信道承载能力有限时,数据丢包和时滞现象随时可能发生。在... 详细信息

在过去的几十年里,网络控制系统吸引了很多学者的关注。网络控制系统具有成本低、安装方便、可靠性高等优点,然而,网络的共享特性给系统的稳定性和性能分析带来了很大的挑战。当信道承载能力有限时,数据丢包和时滞现象随时可能发生。在实际工业控制系统中,被控制对象越来越复杂,无法通过传统的线性系统模型进行描述。模糊模型结构简单,通过采用一组模糊规则以任意精度逼近一个非线性函数。因此,很多学者利用模糊理论方法在非线性系统的稳定性分析和控制方面做了大量研究。基于以上的研究背景,本文针对模糊随机系统,考虑了非理想网络的情况下,设计滤波器和控制器,主要研究成果如下：1、针对离散T-S模糊随机系统,基于随机过程,考虑了信道衰减问题,同时为了提高滤波器的鲁棒性设计了非脆弱滤波器。由李雅普诺夫理论方法,得到了系统满足随机稳定且具有无源性的充分条件。仿真结果验证了方法的有效性。2、针对T-S模糊马尔科夫随机系统,同时考虑了传感器故障和数据丢包问题,设计了l2-l∞滤波器。为了更好地描述传感器故障模型,运用了多模态马尔科夫故障模型,采用伯努利的随机过程构成一个对角矩阵来描述多通道数据丢包。由李雅普诺夫理论方法,得到LMI条件,该条件使得系统满足随机稳定且具备l2-l∞性能,由此滤波器参数可求。通过实例仿真验证了方法的可行性。3、针对离散T-S模糊随机系统,考虑了同时存在量化误差和信道衰减的状态反馈控制问题。由李雅普诺夫方法,得到了闭环系统满足渐近稳定和l2-l∞性能的充分条件。通过实例仿真求得控制器的参数,验证了方法的可行性。

关键词：模糊随机系统信道衰减传感器故障数据丢包非脆弱滤波器 l2-l_∞性能

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