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切换系统是一类重要的混杂系统,它有着广泛的实际背景。同时,系统在运行过程中,系统内部元件不可避免地发生故障,因此对其可靠性的要求越来越高。由于切换系统本身的复杂性,可靠控制问题的研究难度很大,研究结果尚相当有限。本文研究具有执行器失效的切换系统的可靠控制问题,重点研究未失效执行器不能镇定系统的情形。主要工作包括:
利用多Lyapunov函数的方法研究了线性切换系统的可靠控制问题。首先针对一类不确定线性切换系统,以线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出了系统满足可靠保成本控制的充分条件。并给出成本上界的优化设计方案。其次研究了一类具有扰动的线性不确定切换系统的可靠H<,∞>控制问题。给出了解决鲁棒可靠H<,∞>控制问题的设计方案。作为应用,当连续控制器不能解决非切换线性系统的鲁棒可靠H<,∞>控制问题时,设计出混杂反馈可靠H<,∞>控制策略。
基于多Lyapunov函数方法研究了线性切换时滞系统的可靠控制问题。首先以LMIs的形式给出了状态反馈可靠保成本控制器的设计方案,并给出成本上界的优化设计方案。然后针对一类具有扰动的线性不确定切换时滞系统,给出了鲁棒可靠H<,∞>控制问题可解的充分条件。最后研究一类具有未知上界不确定性切换时滞系统的可靠控制问题。引入自适应参数估计的方法,设计自适应反馈控制器使得闭环系统一致终值有界。
通过引进切换策略,解决了一类具有执行器失效的不确定线性系统的指数稳定性问题。其设计思想是将这个系统转化成一个同时含有稳定子系统和不稳定子系统的切换系统。基于平均驻留时间方法,以LMIs的形式给出了使闭环系统指数稳定的动态输出反馈控制器的设计方案。
研究了一类具有执行器失效的线性时滞系统的指数稳定性问题。基于平均驻留时间方法,设计状态反馈控制器并以LMIs的形式给出了闭环系统指数稳定的充分条件。并给出了该系统状态指数衰减的具体形式。
研究了一类具有下三角结构的不确定非线性切换系统的鲁棒可靠控制问题。
分别利用共同Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法,以LMIs的形式给出了闭环系统对所有允许的不确定性和执行器失效是全局渐近稳定和指数稳定的充分条件。讨论了一类不确定非线性切换系统和一类具有扰动的非线性切换系统的可靠保成本控制问题和可靠H<,∞>控制问题。以偏微分不等式的形式给出了可靠保成本控制问题和可靠H<,∞>控制问题可解的充分条件。对于非切换的非线性系统,当连续控制器不能解决可靠H<,∞>控制问题时,利用混杂状态反馈策略解决了该问题。
最后对全文所做的工作进行了总结,并指出了下一步研究的方向。