Markov跳变系统的分层控制问题研究

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Markov跳变系统是重要的一类混合动态系统,该系统的主要特征为其状态空间由欧氏空间Rn和离散有限事件集S共同组成,且离散有限事件集S的各个模态之间的跳变服从Markov过程。Markov跳变系统被广泛应用于一些具有突变特性的复杂系统,如突发环境扰动、子系统连接结构突变、系统随机出现故障等情况。这类系统模型更加接近实际工程的情况,因此对Markov跳变系统进行相关研究具有重要的实际工程意义和价值。近些年关于部分信息未知的Markov跳变系统的研究,大部分都是基于系统转移速率(或概率)矩阵部分未知或者存在范数界的情况,其中系统的模态都假设可以精确获得。然而在实际系统的模型建立中,由于量化误差或噪声的影响,对于一些分辨阈值非常接近的跳跃模态,我们往往只能得到实际模态所处的范围,而不能精确判断实际处于哪个模态,从而导致系统模态不可分的现象。这将给系统稳定性的研究或者控制器的设计带来很大的困难。基于以上分析,本论文主要工作安排如下:(1)本文针对部分模态非精确可知的Markov跳变系统,提出了分层控制方法。该方法将系统中模态参考阈值非常接近且不能精确区分的模态进行合并,划入一个集合空间,并将每个新的集合空间定义成新的离散空间有限集中的元素。这样通过对系统模态所处的有限离散空间集进行重新划分后,可以得到一个新的离散空间。当满足一定条件时,取值于新离散空间的随机变量是一个Markov过程。(2)本文对部分模态非精确可知的Markov跳变系统的随机稳定性、H∞性能等问题进行了研究。文中给出了系统原模态变量转移速率(或概率)矩阵与系统新模态变量转移速率(或概率)矩阵的具体关系,基于新的Markov过程构建了新系统,且分析了新系统与原系统之间的稳定性关系,通过设计与新模态变量相关的控制器使原系统达到稳定状态,实现了分层控制。(3)事件触发机制可以减少数据包的传输次数,节约网络资源和降低能耗。本文研究了基于动态事件触发机制的部分模态非精确可知的网络化Markov跳变系统分层控制问题。离散闭环动态事件触发控制系统可以转化为等价的离散时滞控制系统。由于系统的部分模态非精确可知,通过前述分层控制方法和时滞系统分析方法对系统的稳定性进行了分析,并给出了系统控制器的设计方案。
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