Markov跳变时滞Itˆo随机微分系统的稳定性与鲁棒控制

摘要

当系统结构和参数遭遇突变时，如元器件的损坏或修复、子系统关联结构改变和突然的环境变换，通常用连续时间Markov链驱动的复杂系统来进行描述和分析。在实际的系统中，时滞和不确定性现象是难以避免的，而且常常会导致系统不稳定和系统性能变坏。此外，由于实际系统的工作环境，外界环境噪声是客观存在的，因此建模时就必须考虑这类噪声因素。因此，关于Markov跳变时滞随机微分系统的鲁棒分析与控制问题的研究，不仅具有重要的理论意义，同时也具有重要的实际价值。另一方面，由于许多实际系统中的时滞一般都是有界的，无穷时滞很少出现，因此，不考虑时滞大小的结论，当时滞比较小时，是相对保守的。本文系统地研究了Markov跳变时滞It^o随机微分系统的时滞无关/相关的稳定性、鲁棒性和鲁棒控制等问题。主要创新性研究成果如下：
　　1、研究了Markov跳变时滞It^o随机微分系统的均方意义下的随机指数稳定性和几乎必然指数稳定性。对于时滞无关型判据，利用“小标量”方法，引入了更多的参量矩阵，从而降低此类判据的保守性；同时，应用不同的Lyapunov函数构造方法，提出了此类系统的时滞相关均方意义下随机指数稳定性判据。
　　2、研究了Markov跳变中立型It^o随机微分系统的随机均方指数稳定性和几乎必然指数稳定性。根据此类系统的特殊结构，选取相应的Lyapunov函数，应用推广的广义It^o公式，给出了此类系统的时滞无关与时滞相关的均方意义下随机指数稳定性和几乎必然指数稳定性的判据。
　　3、研究了非线性Markov跳变It^o随机微分系统的均方意义下随机指数稳定性问题。分别针对非时滞、时滞和中立型随机系统，利用Grown-Wall不等式和广义It^o公式等工具，给出了非线性跳变It^o随机微分系统的条件更为宽松的均方意义下随机指数稳定性判据。
　　4、研究了Markov跳变时滞It^o随机微分系统的鲁棒控制问题。基于稳定性分析，给出了此类系统的时滞无关与时滞相关的镇定控制器设计方法；同时，于随机二次最优(SLQ)理论，研究了基于SLQ最优控制器的镇定问题。对于范数有界不确定性，基于不同的Lyapunov函数，给出了系统的具有鲁棒H∞性能时滞相关判据，及相应的控制器设计方法。最后，提出并解决了此类随机系统的鲁棒保性能控制问题，给出了对应控制器设计方法。

目录

STABILITY AND ROBUST CONTROL OFDELAY It^o STOCHASTIC DIFFERENTIALSYSTEMS WITH MARKOV JUMPING

Markov跳变时滞It^o随机微分系统的稳定性与鲁棒控制

摘 要

Abstract

Contents

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 鲁棒控制理论简介

1.3 几种系统的研究现状

1.3.1 时滞系统的研究现状

1.3.2 随机系统研究现状

1.3.3 Markov跳变系统的研究现状

1.4 本文主要工作介绍

第2章 预备知识

2.1 符号说明与相关引理

2.2 随机系统的基本理论

2.2.1 It积分公式

2.2.2 It微分公式

2.2.3 Markov链

2.3 小结

第3章 Markov跳变时滞It随机微分系统的指数稳定性

3.1 引言

3.2 模型描述

3.3 时滞无关均方指数随机稳定性

3.4 时滞相关均方指数随机稳定性

3.5 时滞相关几乎必然随机稳定

3.6 数值算例

3.7 小结

第4章 Markov跳变中立型It随机微分系统的指数稳定性

4.1 引言

4.2 模型描述

4.3 均方指数随机稳定性

4.3.1 时滞无关均方指数稳定性

4.3.2 时滞相关随机均方指数稳定性

4.4 几乎必然随机指数稳定

4.5 数值例子

4.6 小结

第5章 Markov跳变非线性It随机微分系统的均方指数稳定性

5.1 引言

5.2 Markov跳变非线性It微分系统的均方指数稳定性

5.2.1 系统及问题的描述

5.2.2 主要结果

5.3 Markov跳变非线性时滞It随机微分系统的均方指数稳定性

5.3.1 系统及问题的描述

5.3.2 主要结果

5.4 Markov跳变非线性中立型It随机微分系统的均方指数稳定性

5.4.1 系统及问题的描述

5.4.2 主要结果

5.5 小结

第6章 Markov跳变时滞It随机微分系统的镇定

6.1 引言

6.2 模型描述

6.3 鲁棒随机均方指数稳定性

6.3.1 时滞无关鲁棒随机均方指数稳定性

6.3.2 时滞相关随机鲁棒均方指数稳定性

6.4 基于状态反馈的鲁棒均方指数镇定

6.4.1 时滞无关随机鲁棒均方指数镇定

6.4.2 时滞相关随机鲁棒均方指数镇定

6.5 基于SLQ最优控制器的镇定问题

6.5.1 问题的提出及准备工作

6.5.2 系统的鲁棒指数稳定性

6.6 数值算例

6.7 小结

第7章 Markov跳变时滞It 随机微分系统的鲁棒H控制

7.1 引言

7.2 模型描述

7.3 鲁棒H分析

7.3.1 H分析

7.3.2 鲁棒H分析

7.4 鲁棒H控制

7.5 数值算例

7.6 小结

第8章 Markov跳变时滞It微分系统的鲁棒保性能控制

8.1 引言

8.2 问题的提出及准备工作

8.3 主要结果

8.4 数值算例

8.5 小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间所发表的论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

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致 谢

个人简历