收藏本站
《浙江工业大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复杂切换系统分析及其在网络化系统中的应用研究

张丹  
【摘要】:切换系统是一类重要的混杂系统,有着广阔的物理背景和极高的应用价值。其研究成果与控制工程中的许多实际问题密切相关,如移动机器人控制、机械设备的隔振控制等。因此,切换系统的分析与研究具有十分重要的科学价值和应用意义。切换系统中连续动态与离散切换信号之间的相互作用使得切换系统具有非常复杂的动态行为,这为控制及相关领域提出了不少具有挑战性的研究课题。另一方面,实际系统中存在着的非线性扰动、随机摄动、时滞等因素与切换信号相互作用,使得对这样一类复杂切换系统的分析变得更加困难,大量的分析与综合问题亟待解决。本文针对一类存在非线性扰动、随机摄动、时滞以及参数切换的复杂切换系统,研究其分析与综合问题,并进一步研究了复杂切换系统方法在网络化故障检测与滤波系统中的建模与分析。研究工作主要包括: 1.研究了一类存在随机量测时延的非线性随机切换系统H_∞滤波问题。由于随机噪声、时滞、非线性以及切换机制相互作用,对该类复杂切换系统的分析极为困难。采用随机系统分析方法以及Lyapunov稳定性理论,给出了滤波误差系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能指标的充分条件。对参数化矩阵进行约束,得到了滤波器设计方法。最后通过一个基因调控网络的数值仿真,说明了所给结果的正确性。 2.讨论了一类同时存在状态时滞和切换时滞的非线性切换系统异步H∞滤波问题。通过构造一个分段的Lyapunov函数以及采用平均驻留时间分析方法,得到了滤波误差系统指数稳定且具有给定H_∞性能指标的时滞依赖充分条件。同时,还建立了异步时间与系统性能之间的定量关系。最后通过一个神经网络的数值仿真,说明了滤波器设计方法的有效性。 3.研究了一类存在量测数据丢失的非线性随机切换系统H_∞滤波。进一步考虑了实际系统可能存在的非线性扰动、随机扰动和混合时滞等问题,比现有研究结果更具有一般性。特别地,对于量测数据丢失问题,还提出了一种新的补偿策略。针对这样一类复杂切换系统,通过采用平均驻留时间分析方法和Lyapunov稳定性理论,给出了滤波误差系统指数稳定以及具有H_∞性能的充分条件。并基于此,设计了最优滤波器。 4.针对一类存在静态约束和状态时滞的离散时间奇异切换系统,首次研究了基于平均驻留时间切换的指数H_∞滤波问题。通过引入一个全新的引理以及构造一个合适的Lyapunov函数,给出了滤波误差系统正则、因果以及指数稳定的充分条件。在此基础上,给出了H_∞滤波器的设计方法。最后,通过经济系统中的投入产出系统验证了结果的有效性。 5.研究了复杂切换系统在模糊系统网络化故障检测中的建模与分析问题。首先,讨论了存在介质访问受限和随机丢包的模糊系统网络化故障检测问题。将网络化故障检测系统建模成具有一个随机参数和时滞的的模糊切换系统,并采用复杂切换系统分析方法给出了故障检测系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能指标的充分条件。其次,研究了时间槽数量有限情况下的网络化故障检测问题,同时考虑了传感器饱和、信号量化以及数据丢失问题更符合实际的网络化故障检测系统。将故障检测系统建模成具有多个随机变量,参数不确定项和非线性项的模糊切换系统,给出了故障检测系统均方指数稳定且具有H_∞性能指标的充分条件以及最优检测器的设计方法。 6.采用复杂切换系统方法研究了能耗约束下的无线传感器网络H_∞滤波问题。针对无线传感器网络的能量有限问题,提出了一种具有时变传输间隔的信号发送策略以降低节点的能耗,并分别研究了同时存在时变传输间隔协议和随机丢包的集中式H_∞滤波和分布式H_∞滤波问题。将滤波误差系统建模成具有多个随机变量的随机切换系统,并借鉴复杂切换系统分析方法,给出了滤波误差系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能指标的充分条件。建立了信号发送过程与系统性能之间的定量关系。最后通过弹簧系统的数值仿真验证了滤波器设计算法的有效性。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP13

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵晓华,陈阳舟;基于混杂系统理论的单交叉口信号灯控制[J];北京工业大学学报;2004年04期
2 黎煊;吴晓蓓;;具有长时延和丢包的网络控制系统的故障检测[J];计算机工程与应用;2008年33期
3 张霓,吴铁军;具多个平衡点的不确定混杂系统输出反馈鲁棒镇定[J];科技通报;2003年01期
4 樊卫华,蔡骅,陈庆伟,胡维礼;时延网络控制系统的稳定性[J];控制理论与应用;2004年06期
5 王永强;叶昊;王桂增;;网络化控制系统故障检测技术的最新进展[J];控制理论与应用;2009年04期
6 王泽宁,费树岷,冯纯伯;一类开关切换系统的输出反馈镇定[J];控制与决策;2003年02期
7 阮玉斌;杨富文;王武;;测量丢失概率不确定的网络化系统的鲁棒故障检测[J];控制与决策;2008年08期
8 高在瑞;纪志成;;一类切换广义时滞系统的时滞相关稳定性准则[J];控制与决策;2011年06期
9 王天成;高在瑞;;一类带有时滞的不确定广义系统的切换渐近稳定性[J];自动化学报;2008年08期
10 林金星;费树岷;;不确定切换奇异时滞系统鲁棒指数容许性分析(英文)[J];自动化学报;2010年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗喜伶,张其善;基于DES的单跑道地面等待模型研究[J];北京航空航天大学学报;2003年05期
2 王明明;王青;董朝阳;;飞行器网络控制系统在线故障检测算法[J];北京航空航天大学学报;2012年06期
3 崔桂梅;穆志纯;李晓理;郝智红;;网络控制系统保性能控制[J];北京科技大学学报;2006年06期
4 李道平;姚小兰;伍清河;张晓东;;中厚板双机架串行生产线参数摄动的周期估计[J];北京理工大学学报;2011年06期
5 康冰;赵宏伟;任丽莉;闫冬梅;;网络控制系统的建模方法综述[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年01期
6 卢鸿;;基于WITNESS的港口物流系统瓶颈分析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2012年02期
7 徐学东;李叶茂;;基本Petri网在信息系统中的建模方法[J];长春工程学院学报(自然科学版);2006年04期
8 钱徽;一种机器人多传感器联合系统的逻辑和代数分析方法[J];传感技术学报;2005年03期
9 林景栋;谭成;;基于DEDS故障诊断方法在GBM控制系统中的应用[J];传感器与微系统;2012年02期
10 李晓佳;周悦;张铁力;;Petri网及其空调系统建模应用[J];长沙大学学报;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨舰;黄道平;李小亚;;GDCS任务调度的SPN模型研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 郝卫东;杨扬;;一类企业级信息系统的关键业务过程的网格服务封装[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 党向东;张庆灵;;时变时延状态反馈网络控制系统的指数稳定性[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 董国华;贺汉根;胡德文;;非负矩阵谱半径一个严格不等式及其概率证法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 高在瑞;纪志成;;一类切换奇异时滞系统的最优保成本控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
6 ;Research Progress on Control Theory Application to Supply Chain Management[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 ;On Exponential Stability for Linear Switched Stochastic Systems:Multiple Lyapunov Functions Approach[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 沈如松;张育林;;航天装备体系作战效能建模与仿真方法[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
9 王国敬;穆志纯;蔡莎莎;;具有不确定传输延时的多模型网络控制系统研究[A];第13届全国计算机、网络在现代科学技术领域的应用学术会议论文集[C];2007年
10 王国敬;穆志纯;崔桂梅;;基于参考模型的时延网络控制系统的稳定性分析[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹安东;基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究[D];合肥工业大学;2010年
2 李峰;网络环境下单线列车运行图编制的优化算法研究[D];北京交通大学;2010年
3 胡浩;长生命周期生产设备维修状态管理关键技术研究[D];浙江大学;2011年
4 高鹏;港口物流网络系统的建模及作业优化研究[D];大连理工大学;2011年
5 万雄波;不完整量测下网络化系统故障检测与控制[D];华中科技大学;2011年
6 唐亮;基于离散事件动态系统的多媒体网络传输若干问题研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 林东亮;温室环境控制混合系统建模与分析[D];上海大学;2010年
8 张捷;网络控制系统的故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2010年
9 赵虹;基于自由权矩阵的网络控制系统分析与设计[D];中南大学;2011年
10 邱丽;基于Markov跳变理论的网络控制系统研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖美贞;集装箱船舶在港服务系统仿真分析及其可信度研究[D];大连理工大学;2010年
2 林洁;SRS-F01柔性制造教学系统的设计[D];苏州大学;2010年
3 陆洁;动态模糊Petri网理论及其应用研究[D];苏州大学;2010年
4 李祖威;基于WITNESS集装箱码头道路交通系统仿真分析[D];大连海事大学;2010年
5 陶俊杰;基于供应链的敏捷物流系统Petri网建模与仿真[D];北京交通大学;2010年
6 李帅;基于LMI的时滞切换系统的反馈控制[D];电子科技大学;2010年
7 王丽娟;通信访问约束随机系统的可估计性和可辨识性研究[D];浙江大学;2011年
8 贾智勇;杂货码头生产物流仿真研究[D];武汉理工大学;2010年
9 汤桥;网络控制系统控制策略的研究[D];大连交通大学;2010年
10 张娜;基于Token行为Petri网及其应用研究[D];沈阳大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵洪山,米增强,田建设,杨奇逊;混杂系统理论及其在电力系统的应用前景[J];华北电力大学学报;2002年02期
2 陈雨;张颖伟;;基于观测器的网络控制系统的故障检测[J];控制工程;2007年S2期
3 何潇;王子栋;周东华;;带观测时滞和丢失的网络化系统的故障检测[J];控制工程;2008年02期
4 王武;林琼斌;杨富文;;具有随机通讯时延的离散网络化系统的H_∞滤波器设计[J];控制理论与应用;2007年03期
5 于之训,陈辉堂,王月娟;时延网络控制系统均方指数稳定的研究[J];控制与决策;2000年03期
6 翟海峰,苏宏业,董利达,王肖,褚健;一类分段线性混杂系统的最优控制策略研究[J];控制与决策;2002年06期
7 尹玉娟;刘玉忠;赵军;;一类切换线性广义系统的稳定性[J];控制与决策;2006年01期
8 吕明;吴晓蓓;陈庆伟;胡维礼;;基于异步动态系统的网络控制系统故障检测[J];控制与决策;2008年03期
9 ;Output Feedback Based Admissible Control of Switched Linear Singular Systems[J];自动化学报;2006年02期
10 尹玉娟;赵军;;具有脉冲作用的切换线性广义系统的稳定性[J];自动化学报;2007年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张长学;武玉强;宗广灯;;一类单输入线性切换系统的可镇定性研究[J];控制与决策;2006年07期
2 毛北行;李亮;;一类线性时滞切换系统具有H_∞性能指标的二次稳定性[J];新乡学院学报(自然科学版);2008年04期
3 陈征;高岩;;关于正切换系统的共同线性copositive Lyapunov函数[J];控制工程;2010年S1期
4 毛北行;程少华;;一类广义中立型切换系统的H_∞控制[J];河南科学;2010年02期
5 刘玉贞;尚群立;余善恩;;一类切换系统稳定控制的设计与实现[J];江南大学学报(自然科学版);2010年04期
6 毛北行;李巧利;卜春霞;;多时滞线性切换系统的H_∞控制[J];数学的实践与认识;2010年13期
7 李志勇;鲁晓旭;毛北行;卜春霞;;一类模糊切换系统的H∞性能分析[J];河南科学;2011年02期
8 张霄力,刘玉忠,赵军;一类离散切换系统的渐近稳定性[J];控制理论与应用;2002年05期
9 周慧波,孙常春,刘玉忠;一类不确定时滞切换系统的H_∞渐近稳定性[J];沈阳师范大学学报(自然科学版);2005年02期
10 孙文安,赵军;凸锥型不确定线性切换系统的二次镇定[J];控制理论与应用;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵胜芝;左淑梅;;一类非极小相位切换系统的H_∞控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
2 韩彦武;汤红吉;;一类离散时滞切换系统的鲁棒H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘娟;钱伟;费树岷;;时滞切换系统的指数稳定性[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 梁昌裕;向峥嵘;;非线性时滞切换系统的鲁棒H_∞滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 王东;王伟;;区间变时滞切换系统的指数稳定分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 杜大军;费敏锐;宋杨;;基于切换系统理论的多输入多输出网络控制系统稳定性分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 刘娟;钱伟;费树岷;;时滞切换系统指数稳定性分析:Lyapunov函数方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 孙文安;张强;冯佳昕;;一类不确定线性离散切换系统二次镇定弹性保成本控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 高军伟;原明亭;张彬;;切换系统动态区间软划分的研究[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
10 孙洪飞;赵军;;一类切换大系统的稳定性[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张雪松;内蒙局一〇四队发明电机自动化切换系统[N];中煤地质报;2010年
2 ;曙光大规模KVM切换系统技术漫谈之一[N];计算机世界;2003年
3 曙光研发部KVM项目组:沙超群;曙光大规模KVM切换系统技术漫谈之三[N];计算机世界;2003年
4 曙光研发部KVM项目组 李连波;曙光大规模KVM切换系统技术漫谈之四[N];计算机世界;2003年
5 胡斌;超市发切换系统 大商、物美再起纠纷[N];中国商报;2004年
6 本报记者 谢斌鑫;让网管工作在悠闲中[N];中国计算机报;2005年
7 高远心;可手动换色轮NEC NP4001+工程机上市[N];电子资讯时报;2008年
8 刘晨亮;KVM切换器选购要素[N];中国计算机报;2007年
9 广西 黄毓勇;插卡卫星接收机使用小技巧[N];电子报;2006年
10 ;带外管理成新宠[N];中国计算机报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张丹;复杂切换系统分析及其在网络化系统中的应用研究[D];浙江工业大学;2012年
2 郭荣伟;多平衡点切换系统的稳定分析和控制设计[D];山东大学;2011年
3 彭宇平;切换系统的反馈设计和性能优化[D];华南理工大学;2010年
4 闻继伟;随机切换系统的模型预测控制研究[D];江南大学;2011年
5 史书慧;若干类切换系统的稳定性分析与设计[D];东北大学;2010年
6 赵旭东;非受限及Markov随机型线性切换系统的分析与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 赵旭东;非受限及Markov随机型线性切换系统的分析与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 袁帅;时滞切换系统H_∞故障估计问题研究[D];山东大学;2011年
9 林相泽;切换系统的集合稳定性分析和反馈镇定[D];南京理工大学;2011年
10 张艳;基于自由连接权矩阵的Markov切换系统鲁棒控制[D];中南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘亚玲;几类时滞切换系统的鲁棒控制[D];杭州电子科技大学;2011年
2 樊友高;饱和切换系统的分析与综合[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 郑海宁;两类时滞切换系统的鲁棒控制问题研究[D];曲阜师范大学;2011年
4 毛北行;切换系统的鲁棒稳定性问题研究[D];郑州大学;2004年
5 赵素玲;切换系统的稳定性与鲁棒镇定[D];沈阳工业大学;2003年
6 闫进娟;不确定离散时滞切换系统鲁棒H_∞问题研究[D];曲阜师范大学;2010年
7 隋汝菊;时滞切换系统的可靠性控制[D];曲阜师范大学;2011年
8 李岩;一类不确定性区间时滞切换系统的稳定性分析及保成本控制[D];沈阳师范大学;2011年
9 魏云亮;连续时间切换系统的鲁棒L_2-L_∞控制问题研究[D];曲阜师范大学;2011年
10 夏君华;切换系统的稳定性分析[D];沈阳工业大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026