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具有量化信号的混杂系统分析与综合

叶倩  
【摘要】:混杂系统广泛存在于机器人、汽车工业、航空航天、通信工程、化工过程、神经系统和生物工程等领域,并在许多实际工程系统中获得了成功应用.随着计算机技术的发展,特别是现代控制系统越来越依赖于数字设备的情形下,信号量化技术开始应用到控制领域中,因而具有量化效应的混杂系统建模、分析与控制开始成为系统与控制及其应用学科的前沿热点.论文选题“具有量化信号的混杂系统分析与综合”具有理论意义和应用价值.论文对该课题进行了深入研究,主要工作有以下几个方面: 1.借助偏收缩理论和矩阵测度概念,分别研究了具有量化脉冲效应的时滞混杂动态网络和基于量化控制信号的间歇耦合复杂动态网络的同步性,提出了混杂动态网络实现状态同步的新型判定准则,仿真结果验证了所提出判据的有效性. 2.利用自由权矩阵方法和逆Lyapunov定理分别探讨了两类混杂系统的稳定性.首先提出了一类具有Markov跳变参数的随机离散基因调控网络模型,并利用时滞的概率分布信息给出了均方意义下平衡点全局鲁棒指数稳定的判据;其次给出了一类混杂系统的一致输入输出对状态稳定Lyapunov函数与指数衰减一致输入输出对状态稳定Lyapunov函数之间的等价关系,并借助状态模估计器得出一致输入输出对状态稳定性的充分条件. 3.根据代数图理论,实现了在通信约束下切换多智能体网络的一致性.首先,基于种磁滞量化器构建了量化反馈作用下切换多智能体系统的混杂系统模型,分析了该混杂系统的有限时间收敛性,并给出了一致收敛的时间下界.其次,探讨了切换加权多智能体网络的量化平均一致性问题,描述了网络代数连通图和一致性协议性能之间的关系,获得了平均一致性误差的收敛区域. 4.基于逆Lyapunov定理,针对编码状态反馈和量化状态反馈两种情况,分别开展了非线性系统的混杂控制鲁棒性分析,建立了闭环系统的混杂模型,提出了闭环混杂系统的半全局实用渐近稳定性判据,仿真结果说明了所提控制策略的优越性. 最后对本文的工作进行了总结,提出了有待于进一步研究和探索的问题.


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