异步切换下切换正系统的控制综合研究

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切换正系统由一系列正子系统和一个切换规则组成。由于其在网络拥塞控制,种群动力学等有广泛的应用,近年来引起了控制界学者大量的关注。一些稳定性分析和控制综合结果被相继提出。目前有关切换正系统的控制综合结果大都假设子系统与控制器同步进行切换。然而实际系统中切换信号可能存在检测时滞,虚警等原因,因此控制器和子系统的切换信号是不同步的,即异步切换现象是不可避免的。本文主要讨论了切换正系统由不同原因导致的异步切换问题,包括由检测时滞引起的异步切换,由检测时滞和虚警现象共同导致的扩展异步切换。具体内容如下:考虑异步切换情形,研究了含脉冲现象的连续时间切换正系统的控制器设计问题。基于多线性余正Lyapunov函数和对偶系统理论,以线性规划形式获得了控制器存在条件并设计出状态反馈控制器能够保证系统的正性和指数稳定性。切换信号需要满足平均驻留时间条件并且要求总的正常工作阶段和检测时滞阶段的运行比例不超过给定常值。最后通过仿真实例验证了提出结果的有效性。考虑异步切换情形,首次研究了含网络时滞的离散时间切换正系统的事件触发控制器设计问题。采用事件触发机制,实现了节约通信资源和成本的目的。为了更有效地解决正性镇定问题,本节充分利用正系统状态非负的特点,提出了依赖于模态的线性形式触发条件。基于余正型Lyapunov-Krasovskii泛函和平均驻留时间方法,设计了事件触发异步状态反馈控制器,能够确保闭环系统是正的且是指数稳定。最终通过仿真实例验证了提出结果的有效性。考虑扩展异步切换情形,研究了含有不可镇定子系统的切换正系统的控制器设计问题。在切换正系统环境下,使用一种新的优于平均驻留时间的切换信号,设计了扩展异步切换控制器达到保证系统正性镇定的目的。允许Lyapunov函数在检测时滞阶段,虚警阶段,不可镇定子系统工作阶段以及切换时刻上升,所得结果保守性更小。通过实际问题的数据实例验证了提出结果的有效性。另外,又讨论了每个子系统切换区间允许最多发生次虚警现象的扩展异步切换问题。基于对偶系统理论,提出了能够确保闭环系统是正的且是指数稳定的状态反馈控制器存在的充分条件。最后通过仿真实例验证了提出结果的有效性。
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