非线性切换系统的输入状态稳定性分析及控制综合

摘要

切换系统作为一种特殊的混杂动态系统，在控制理论与工程实践中都有广泛的应用。由于这类系统存在连续动态和离散动态，且两者相互作用，系统的动态行为非常复杂。同时考虑到现实应用中存在的非线性、扰动输入、脉冲等因素，对非线性切换系统的输入状态稳定性进行了分析。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了平均驻留时间切换下非线性脉冲切换系统的输入状态稳定性，设计镇定控制器。当系统在切换时刻受到脉冲干扰时，基于慢切换的条件，构造多Lyapunov函数，设计切换信号，利用稳定子系统运行时的状态衰减补偿切换时刻脉冲带来的状态跳变，保证整个系统的输入状态稳定。在所有子系统均不稳定的情况下，进行了切换信号和状态反馈控制器的综合设计，确保系统最终输入状态稳定。⑵探讨了基于事件触发的网络化控制切换系统的输入状态稳定性。当子系统均不稳定时，基于事件触发机制和平均驻留时间法，进行了采样控制器和切换信号的综合设计。控制器在两种条件下更新:一是系统当前状态与上一传输时刻之间的误差超出给定的阈值，控制器的状态进行更新；二是切换时刻控制器增益更新。为便于控制器的分析设计，将原系统等价为更易处理的时滞系统，给出系统输入状态稳定的充分条件。⑶研究了非线性切换奇异系统的输入状态稳定性。将原系统分解为快变子系统和慢变子系统，分别根据平均驻留时间设计时间依赖切换信号和状态空间划分设计状态依赖切换信号。对慢变子系统的稳定性分析，结合代数约束条件，给出使系统输入状态稳定的充分条件。

目录

声明

1 绪论

1.1 切换系统概述

1.2 非线性系统概述

1.3 切换系统的稳定性分析

1.4 论文主要工作

2 非线性切换脉冲系统的输入状态稳定性分析与镇定

2.1 问题描述

2.2 主要结果

2.3 数值算例

2.4 小结

3 非线性网络化控制切换系统的输入状态镇定

3.1 问题描述

3.2 事件触发采样控制器设计

3.3 数值算例

3.4 小结

4 非线性切换奇异系统的输入状态稳定性分析

4.1 问题描述

4.2 主要结果

4.3 数值算例

4.4 小结

结论

参考文献

附录A 符号与缩写

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢