网络环境下切换时滞系统的控制与滤波

摘要

伴随着网络技术的迅猛发展，越来越多的复杂系统采用网络通信技术，网络化控制系统具有诸多优点，如结构简单、灵活性强，易于扩展、升级和维护，但是网络的应用受到许多新的限制，呈现出新的特点，比如诱导时延、数据丢包、数据量化误差等等。所以研究网络环境下的系统问题是十分重要且必要的。另一方面切换系统作为一种由子系统以及规划子系统间切换规则组成的混杂系统取得了极其广泛的应用。本文主要研究切换系统在网络环境下的控制与滤波问题，特别针对网络诱导所引发的时变时滞和丢包现象。
　　首先，本文研究连续时间情形下的时变时滞系统的分析问题。采取输入输出框架，结合小增益定理，将时变的时滞项分为定长时滞项和误差项，并将误差项处理为系统不确定性，从而给出时滞系统稳定的充分条件以及满足相应性能指标的充分条件。这里分别采取一项近似和两项近似的方法。
　　其次，研究基于切换系统理论的网络化控制系统中带有传输延时的系统控制问题。这部分将系统两个传输通道（传感器到控制器之间和控制器到执行器之间）的网络诱导时延整合在一起考虑，其中假定时延的变化符合马尔科夫过程，给出系统在马尔科夫跳变情形下的稳定性分析和控制综合，并且研究带有不确定转移概率情形下的切换问题，这既包含转移概率矩阵完全已知的情形又囊括转移概率矩阵完全未知的情形。通过数值仿真算例验证所提方法的有效性。
　　最后，研究网络环境下切换时滞系统的T-S模糊滤波问题。依据T-S模糊理论，分析在含有符合伯努利分布的丢包概率以及时变时滞的网络情形下的滤波问题，由输入输出框架，应用小增益定理先后研究滤波误差系统的输入输出稳定性、随机稳定性，给出模态独立的滤波器的设计方法。通过数值仿真算例验证所提方法的正确性。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及国内外研究现状

1.2 本文主要研究内容以及章节安排

1.3 主要符号表

第2章 基础知识

2.1 引言

2.2 线性矩阵不等式的基本介绍

2.3 系统性能分析的常用定义和指标

2.4 小增益定理

2.5 本章小结

第3章基于切换系统理论的网络化控制系统的控制器设计

3.1 引言

3.2 问题描述

3.3 控制器设计

3.4 仿真算例

3.5 本章小结

第4章 马尔科夫切换时滞系统的模糊滤波问题

4.1 引言

4.2 网络环境下马尔科夫切换时滞系统的模糊滤波器设计

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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