基于输出反馈的连续系统事件触发控制研究

摘要

连续系统因其在生产、生活中广泛的存在性，长久以来被研究人员作为感兴趣的研究领域。在实际的生产中存在大量的连续系统，如工业生产中的温度、水位控制，电力系统中的潮流控制等。而在我们的日常生活中同样存在很多的连续系统，如商场中的自动扶梯的运行控制，无人飞行器的遥感控制等。对于连续系统中不同的控制问题，一些研究人员给出了不同的控制算法。从系统的反馈信号来看，状态反馈控制和输出反馈控制是两种最基本的反馈控制方式。由于输出反馈一般是可测的，故与状态反馈相比来说是具有一定的优势的。事件触发机制的提出为系统的非均匀采样提供了一种系统化的设计方法和步骤，并能有效地降低系统的采样数量。将事件触发机制应用在连续系统中，来优化系统的性能已成为近些年研究的热点。
　　本文从事件触发的角度研究了基于输出反馈的连续系统控制策略，主要算法内容分为三个部分。在第一部分中，参考分布式个体的局部组合状态，基于此状态设计了线性连续系统的控制器。因为事件触发控制是利用误差进行控制的，故定义了局部组合状态的测量误差。然后，经过推导后给出了事件触发函数。最后，通过证明，系统的Zeno行为被排除。
　　第二部分设计了基于状态观测器的输出反馈事件触发控制算法。与第一部分不同的是我们是基于状态观测器的状态设计了系统的控制输入，并给出了测量误差的定义。利用观测器的优越性能，按步骤给出控制器的设计方法。在事件触发条件下，对系统进行了非均匀地采样。在仿真中，我们统计了一些比较感兴趣的事件触发参数，比如触发次数，最小事件触发间隔时间和平均事件触发间隔时间等。
　　对于连续系统中“领导者-跟随”问题，第三部分给出了分布式跟踪输出反馈事件触发控制算法的详细设计过程。首先，我们给出了“领导者”和“跟随者”满足的动态方程，并指出了每个“跟随者”都能获取“领导者”的状态信息，定义了“领导者”和“跟随者”的测量误差。其次，所设计的控制器分为两个部分，即事件触发控制输入和动态补偿输入。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 连续系统研究成果

1．3 事件触发机制研究现状

1．4 论文的主要内容

1．5 论文的组成结构及研究内容

2．1．1 基本概念

2．1．2 图的数学表示

2．2 Lyapunov稳定性

2．2．1 Lyapunov稳定性定义

2．2．2 Lyapunov第二法

2．3 反馈形式

2．3．1 状态反馈

2．3．2 输出反馈

2．4 主要引理

2．5 符号

第三章 连续线性系统协调输出反馈事件触发一致性控制

3．1 问题描述

3．2 系统模型

3．3 事件触发机制

3．4 仿真实验

3．5 本章小结

第四章 基于分布式状态观测器的多智能体事件触发一致性研究

4．1 问题描述

4．2 控制器及事件触发条件设计

4．3 分布式协调事件触发控制

4．4 仿真实验

4．5 小结

第五章 分布式“领导者-跟随”输出反馈事件触发控制

5．1 问题描述

5．2 系统模型

5．3 事件触发控制器设计

5．4 事件触发机制

5．5 仿真实验

5．6 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

研究生期间参与的项目