【摘 要】
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Markov跳变系统是一种系统模态依Markov过程发生跳变的随机系统,在实际生产生活过程中,许多系统的运行状况都可以采用这种模型来进行描述。此外,越来越多的控制系统通过网络通信技术实现数据传输,以获得更大的便利性并降低成本。但是另一方面,网络化控制系统不可避免地面临一些网络诱导现象,其中针对丢包问题,可以通过引入冗余通道的方式来提高节点之间的通信成功率,从而提高控制性能。综上,研究具有冗余通道的
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Markov跳变系统是一种系统模态依Markov过程发生跳变的随机系统,在实际生产生活过程中,许多系统的运行状况都可以采用这种模型来进行描述。此外,越来越多的控制系统通过网络通信技术实现数据传输,以获得更大的便利性并降低成本。但是另一方面,网络化控制系统不可避免地面临一些网络诱导现象,其中针对丢包问题,可以通过引入冗余通道的方式来提高节点之间的通信成功率,从而提高控制性能。综上,研究具有冗余通道的网络化Markov跳变系统的控制器设计问题,有着重要的理论意义和广泛的应用前景。本文研究基于冗余通道的网络化Markov跳变系统的控制器设计问题,内容如下。第一部分为绪论部分,分别介绍Markov跳变系统、网络化控制系统、网络诱导现象、网络攻击以及冗余通道技术的意义、应用和国内外研究现状。第二部分研究具有多冗余通道、随机发生非线性的网络化Markov跳变系统的有限时间最优保性能控制问题。首先,将所研究系统的通信信道数目泛化为M条(M≥2),可以根据实际需求选取通道数量。然后,通过构建类Lyapunov函数,并采用随机分析方法,获得使得闭环系统有限时间有界,同时满足保性能指标的充分条件。接着,基于凸优化方法,建立一个使得系统保性能指标达到最优的充分条件。最后,根据上述条件得到动态输出反馈控制器的设计方法。第三部分研究网络攻击下具有冗余通道的Markov跳变系统基于观测器的安全控制问题。首先,利用多个相互独立的随机变量,来分别描述通信信道的通信成功情况和网络攻击的发生情况,并给出网络攻击下的Markov跳变系统控制模型。然后利用Lyapunov稳定性原理,得到使得闭环系统满足安全指标和二次性能函数约束的充分条件。最后通过奇异值分解(SVD)技术进行矩阵解耦,得到控制器的参数形式。第四部分则研究具有冗余通道的网络化Markov跳变系统基于观测器的PID控制问题。首先,构造一个基于观测器且模态依赖的PID控制器模型,并建立闭环系统的状态空间方程。随后,依据Lyapunov稳定性原理和随机分析方法,对闭环系统的均方意义下指数稳定性以及H∞性能指标进行分析。最后,利用奇异值分解方法解耦矩阵不等式中的非线性项,得到基于严格线性矩阵不等式表示的观测器和PID控制器的增益。本文的最后,将对全文内容进行总结和展望。
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