【摘要】：當代社會井然有序的運作有賴于各類復雜系統(tǒng)的順利運行。復雜系統(tǒng)在自然科學領域和社會科學領域的研究地位不言而喻。然而對復雜系統(tǒng)沒有一個簡明的定義,通常認為復雜系統(tǒng)具有非線性、高維度和內部組成相互關聯(lián)等屬性。復雜系統(tǒng)在人們生活的環(huán)境中比比皆是,例如城市交通網(wǎng)絡,集成電路系統(tǒng)以及基因調控網(wǎng)絡等。通常定義由有限個非線性子系統(tǒng)通過耦合聯(lián)結而成的高維度互聯(lián)大系統(tǒng)為復雜系統(tǒng)。作為一類典型的復雜系統(tǒng),非線性互聯(lián)大系統(tǒng)因其在實際應用和理論研究中的重要性成為廣大學者的研究熱點。在一些實際的復雜系統(tǒng)中,外部干擾的存在以及有限的信道資源都會直接或者間接的影響著系統(tǒng)的動態(tài)性能。而且由于器件在工作以及信號在傳輸過程中常常會產生的攝動現(xiàn)象使得建立的模型需要更加精細,更加貼近實際的動態(tài)系統(tǒng)。此外,切換機制的存在可能會直接或者間接的影響著復雜系統(tǒng)的動態(tài)性能。對具有切換機制的復雜系統(tǒng)研究同樣迫在眉睫。非線性切換系統(tǒng)由具有有限個連續(xù)時間或離散時間動力學的非線性子系統(tǒng)和控制任何特定子系統(tǒng)在任何時刻沿切換系統(tǒng)軌跡運動的切換規(guī)則組成。由于在非線性切換系統(tǒng)的狀態(tài)估計問題研究中系統(tǒng)模式切換和濾波器切換之間可能存在異步現(xiàn)象。基于上述因素對復雜系統(tǒng)模型的分析、狀態(tài)估計與濾波以及信號數(shù)據(jù)傳輸機制的研究具有很高的研究意義和工程應用前景。T-S模型已經被證明是致密集上萬能逼近器去逼近各種順滑的非線性函數(shù)。利用T-S模糊模型對復雜系統(tǒng)進行建�？梢越鉀Q復雜系統(tǒng)非線性的問題。本論文的主要工作以及創(chuàng)新之處如下:(1)本論文研究了基于T-S模糊模型的非線性互聯(lián)大系統(tǒng)的非脆弱H_∞濾波問題。濾波器在工作的過程中可能會因為外部環(huán)境以及內部元件老化的影響出現(xiàn)參數(shù)的攝動,針對這一問題設計非脆弱的H_∞濾波器有著重要的實際意義。由于互聯(lián)大系統(tǒng)由有限個非線性子系統(tǒng)相互關聯(lián)耦合而成,集中式的濾波方式對于復雜系統(tǒng)而言,可能會因為規(guī)模和數(shù)據(jù)的過大,造成傳輸信道的擁堵和丟包現(xiàn)象嚴重,而且在實際應用中也比較難實現(xiàn)。本文針對基于T-S模糊模型的離散互聯(lián)大系統(tǒng)設計了分布式非脆弱H_∞濾波器,根據(jù)濾波器的設計準則,對建立的濾波誤差系統(tǒng)模型進行穩(wěn)定性及H_∞性能進行分析,并在上述分析結果的基礎上得到非脆弱∞濾波器設計方法。(2)本論文研究了非線性互聯(lián)大系統(tǒng)基于事件觸發(fā)的H_∞分布式非脆弱濾波器設計問題。由于傳統(tǒng)的時間觸發(fā)機制中有很多不必要的數(shù)據(jù)被采樣和傳輸,本文針對基于T-S模糊模型的互聯(lián)大系統(tǒng)提出了基于事件觸發(fā)機制的H_∞濾波器,事件觸發(fā)機制中事件只有在滿足一定的條件才能執(zhí)行相應的任務,從而減少了事件更新頻率和不必要數(shù)據(jù)對信道的占用。通過仿真實驗驗證了所提事件觸發(fā)機制確實提高了信道資源的利用率,同時保證了濾波誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性及期望的H_∞性能。(3)本論文研究了離散非線性切換系統(tǒng)的異步H_∞濾波問題。由于在實際工程中,各個非線性子系統(tǒng)所屬濾波器經常在非線性子系統(tǒng)切換的瞬間不能及時的運行,根據(jù)上述異步現(xiàn)象本文針對基于T-S模糊模型的離散切換系統(tǒng)設計了異步H_∞濾波器。根據(jù)實際運行情況,構造存在一定范圍內能量上升的Lyapunov能量函數(shù)結合模型依賴平均駐留時間的方法對穩(wěn)定性及H_∞性能進行分析。(4)本論文針對非線性互聯(lián)大系統(tǒng)還設計了基于耦合的事件觸發(fā)機制的H_∞濾波器。在系統(tǒng)實際運行過程中,當系統(tǒng)在沒有干擾作用于系統(tǒng)的情況下執(zhí)行控制任務,采用觸發(fā)閾值獨立于系統(tǒng)狀態(tài)的事件觸發(fā)機制對降低通信負擔作用可能有限。本文結合觸發(fā)閾值獨立于系統(tǒng)狀態(tài)的事件觸發(fā)機方案和觸發(fā)閾值依賴于系統(tǒng)狀態(tài)事件觸發(fā)方案,針對基于T-S模糊模型的互聯(lián)大系統(tǒng)提出了基于耦合的事件觸發(fā)機制,相比于傳統(tǒng)的事件觸發(fā)機制能進一步的減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸。通過仿真實驗驗證了所提的基于耦合的事件觸發(fā)機制確實提高了信道資源的利用率,同時保證了濾波誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性及期望的H_∞性能。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP13;TN713

【參考文獻】

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1 楊明,張冰,王子才;建模與仿真技術發(fā)展趨勢分析[J];系統(tǒng)仿真學報;2004年09期

2 王正中;復雜系統(tǒng)預期行為仿真的演化建模研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2004年09期

3 李伯虎,柴旭東,朱文海,邸彥強,王鵬,施國強,譚娟,殷潤民,侯寶存;現(xiàn)代建模與仿真技術發(fā)展中的幾個焦點[J];系統(tǒng)仿真學報;2004年09期

本文編號：2754227