基于采样数据的图互联系统的稳定性与鲁棒性能分析

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图互联系统是一类用无向图表征子系统拓扑关系的大规模系统,它利用集合来刻画子系统间互联信号的特性,是对实际工程中许多大系统动态变化的数学表达.针对大规模系统的特点,如子系统数量多、空间分布广,现代控制与通信技术多采用基于采样数据的数字装置与数字共享网络作为信号处理与传递的载体.将这些技术引入到图互联系统中,可以提高图互联系统设计的灵活性和维护的便利性,但现有的针对纯连续时间或纯离散时间图互联系统的分析方法并不适用于基于采样数据的图互联系统的分析.因此,开展对基于采样数据的图互联系统的性能分析问题的研究具有理论意义和应用价值.本文主要研究多种采样方式下基于采样数据的图互联系统的稳定性和鲁棒性能的分析问题,具体内容包括:(1)针对子系统间理想连接的情况,研究了基于周期采样数据控制的图互联系统的稳定性分析问题.首先,分析了受执行器饱和限制的周期采样控制对图互联系统稳定性的影响.利用改进的Lyapunov方法,得到了保证互联系统局部渐近稳定的充分条件,并给出了对吸引域的估计.紧接着,讨论了状态量化的周期采样控制对图互联系统稳定性的影响.利用输入时滞方法,得到了仅依赖子系统参数、量化参数和采样间隔的保证系统稳定的线性矩阵不等式条件.在该条件的基础上,给出了优化采样间隔的方法.最后,通过数值仿真验证了所得结果的正确性.(2)针对不确定子系统间的通信受网络传输协议和非周期采样影响的情况,研究了基于采样数据通信的不确定图互联系统的鲁棒性能分析问题.首先,建立了能统一表征网络传输采样数据的离散特性和系统动态变化的连续特性的混杂系统模型.然后,给出了保证该混杂系统鲁棒性能的一般引理.依据此引理,构建合适的混杂Lyapunov函数,进而得到了仅依赖子系统参数和局部网络参数的保证系统鲁棒性能的充分条件,同时给出了最大采样间隔的计算公式.最后,通过两区域互联电力系统的例子说明了所得方法的有效性.(3)针对时滞子系统间的通信受网络传输协议和非周期采样影响的情况,研究了基于采样数据通信的图互联时滞系统的稳定性和L2稳定性问题.首先,通过消去互联变量,将受传输协议以及非周期采样影响的图互联时滞系统转化为混杂时滞系统.然后,依据混杂时滞系统理论,构建了一类混杂L-K泛函,进而揭示了基于非周期采样数据通信的图互联时滞系统的稳定性或L2稳定性与采样间隔和时滞的关系,同时给出了最大采样间隔的计算公式.最后,通过两个仿真例子验证了主要结果的有效性.(4)针对子系统间非理想连接的情况,研究了基于事件触发采样数据控制的图互联系统的H∞性能分析问题.首先,给出了判断非理想连接图互联系统适定性的引理.依据此引理,再引入合适的辅助变量,将考虑的系统转化为误差依赖的时滞系统.然后,通过构建合适的L-K泛函,得到了直接利用子系统参数来验证系统H∞性能的充分条件.随后,借助Finsler引理并结合加权松弛矩阵变量法,给出了联合设计事件触发参数和控制器参数的方法.最后,通过两个仿真例子验证了所得方法的有效性.
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