【摘要】：實際的控制系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生執(zhí)行器的失效、參數(shù)漂移和子系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)接的變化等現(xiàn)象,且這些負(fù)面情況會隨機影響控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。具有這些特征的系統(tǒng)一般有多個工作模型,并且每個模型可用一組微分方程進行描述,馬爾科夫跳變系統(tǒng)可以描述該類系統(tǒng)。在電力、機械手臂和交通等眾多領(lǐng)域,馬爾科夫跳變系統(tǒng)作為一類特殊的混雜動態(tài)系統(tǒng)將其優(yōu)勢展現(xiàn)得淋漓盡致。盡管馬爾科夫跳變系統(tǒng)在許多控制領(lǐng)域方面都有涉及并取得良好的結(jié)果,但是在運用馬爾科夫跳變系統(tǒng)對實際問題進行數(shù)學(xué)建模的時候,轉(zhuǎn)移速率矩陣中的全部元素都是已知的理想條件是具有保守性的。在實際控制系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)移速率的信息很難通過傳感器測量或者測量存在誤差,這種信息的不完整和測量誤差很有可能導(dǎo)致在轉(zhuǎn)移速率矩陣元素完全精確的假設(shè)下,設(shè)計的控制器無法鎮(zhèn)定實際系統(tǒng)。因此,在實際控制系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)移速率是完全已知的情形往往是無法成立的,也就是說,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移概率是部分已知的。例如,在網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模的時候,數(shù)據(jù)包丟失和通信延遲是由馬爾科夫鏈模型建立,并且在理論研究上,假設(shè)所有的轉(zhuǎn)移速率是完全可測的。但是幾乎所有類型的通信網(wǎng)絡(luò),在不同網(wǎng)絡(luò)運行期間,通信延遲的變化或者數(shù)據(jù)丟包可能是模糊的和隨機的,也就是說,轉(zhuǎn)移速率矩陣中的元素信息難以全部獲得或者需要花費很大代價去測量。因此,如何建立一個更加符合現(xiàn)實情形的馬爾科夫跳變系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并且針對該系統(tǒng)提供有效的研究方法就變得尤為重要。因此,研究部分轉(zhuǎn)移概率已知的馬爾科夫跳變系統(tǒng)的分析和綜合問題具有深刻的實際意義和理論價值。在馬爾科夫跳變系統(tǒng)的框架下,在轉(zhuǎn)移概率部分未知的情況下,本論文利用H∞濾波、自適應(yīng)控制和滑�？刂迫N方法分別考慮了連續(xù)時間和離散時間的馬爾科夫跳變系統(tǒng)的H∞濾波器和魯棒自適應(yīng)滑�？刂破鞯仍O(shè)計問題。論文主要研究工作可以概括如下。第一章緒論首先介紹了本文的研究背景和意義及其研究現(xiàn)狀。其次介紹了具有部分轉(zhuǎn)移概率未知的情況下,連續(xù)時間和離散時間馬爾科夫跳變系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件。第二章研究了部分轉(zhuǎn)移概率未知和模態(tài)依賴量化輸出馬爾科夫跳變系統(tǒng)的H∞濾波問題�？紤]測量輸出和量化輸出均受到外界干擾的影響,且系統(tǒng)存在參數(shù)不確定性,轉(zhuǎn)移概率難以全部獲得以及因帶寬受限、通訊約束等造成的通信數(shù)據(jù)丟失。通過設(shè)計H∞濾波器保證閉環(huán)系統(tǒng)隨機穩(wěn)定,并且具有H∞性能指標(biāo)。最后,通過兩個例子來證明算法的有效性。第三章分析了具有時變執(zhí)行器故障和部分轉(zhuǎn)移概率未知的馬爾科夫跳變系統(tǒng)自適應(yīng)滑�？刂破骱铣蓡栴}。在實際的動力學(xué)系統(tǒng)中,非線性、外界干擾和執(zhí)行器故障等因素都會不可避免地出現(xiàn)。轉(zhuǎn)移速率的全部信息很難通過傳感器測量或者測量存在誤差,這種信息的不完整和測量誤差有可能導(dǎo)致在轉(zhuǎn)移速率矩陣元素完全精確獲得的假設(shè)下,設(shè)計的控制器無法鎮(zhèn)定實際系統(tǒng)。因此,轉(zhuǎn)移速率完全已知的情形是不現(xiàn)實的,也就是說,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移概率是部分已知的。由于設(shè)計的自適應(yīng)滑�？刂破鲗ξ粗獏�(shù)具有在線調(diào)節(jié)功能,因此得到的穩(wěn)定性結(jié)果具有較弱的保守性。最后,通過數(shù)值仿真證明方法的有效性。第四章處理了部分轉(zhuǎn)移概率未知的時滯馬爾科夫跳變系統(tǒng)的自適應(yīng)滑�？刂茊栴}。針對系統(tǒng)狀態(tài)不可測的情況,設(shè)計滑模觀測器測量系統(tǒng)的狀態(tài)變量。轉(zhuǎn)移速率的全部信息很難通過傳感器測量或者測量存在誤差,這種信息的不完整和誤差很有可能導(dǎo)致在轉(zhuǎn)移速率矩陣元素完全精確的假設(shè)下,設(shè)計的滑模控制器無法鎮(zhèn)定實際系統(tǒng)。因此,轉(zhuǎn)移速率完全已知的情形往往是無法成立的,其意味著系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移概率是部分已知的。因此,針對上述問題,本章設(shè)計相應(yīng)的切換面函數(shù)以及自適應(yīng)滑�？刂破鞅ＷC部分轉(zhuǎn)移概率未知的時滯馬爾科夫跳變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,通過數(shù)值例子驗證提出方法的有效性。第五章解決了部分轉(zhuǎn)移概率未知的離散時間不確定馬爾科夫跳變系統(tǒng)自適應(yīng)滑�？刂茊栴}。構(gòu)造新穎的自適應(yīng)滑�？刂破鞅ＷC整個閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和滑模面的到達性。設(shè)計的自適應(yīng)滑�？刂破骺梢杂行У叵魅跸到y(tǒng)的抖振問題。最后,通過數(shù)值仿真證明方法的有效性。第六章分析了部分轉(zhuǎn)移概率未知、狀態(tài)不可測和隨機傳感器延遲的馬爾科夫跳變系統(tǒng)滑模控制問題。在傳感器延遲和轉(zhuǎn)移概率未知的情況下,基于設(shè)計的狀態(tài)觀測器,合成新穎的滑�？刂破鞅ＷC由原系統(tǒng)和誤差動態(tài)系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后,通過數(shù)值仿真證明方法的有效性。
【圖文】：

基于現(xiàn)有馬爾科夫跳變系統(tǒng)的一系列相關(guān)的理論研宄成果，本論文針對目前關(guān)于馬爾逡逑科夫跳變系統(tǒng)文獻工作中具有的不足之處，探討了基于部分轉(zhuǎn)移概率可用的馬爾科夫跳變逡逑系統(tǒng)的控制分析和綜合問題。根據(jù)圖１－２可知，本論文針對非線性連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、逡逑不確定性系統(tǒng)和時滯系統(tǒng)等研究對象，，通過運用自適應(yīng)控制、滑�？刂�、／／？濾波和量化逡逑等算法，利用隨機參數(shù)依賴?yán)钛牌罩Z夫函數(shù)理論和線性矩陣不等式等輔助技術(shù)，解決了一逡逑類混雜動力學(xué)系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性分析、優(yōu)化性能分析、滑模控制器和濾波器設(shè)計等綜逡逑合問題。最后，通過在手提電腦ｈ運用Ｍａｔｌａｂ軟件進行一些仿真實驗，驗證所提出控制策逡逑略和優(yōu)化策略的可行性和適用性。逡逑９逡逑

＿邐離eW系統(tǒng)Ｈ１４時滯系統(tǒng)逡逑圖１－２論文研究框架逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅｓｉｓ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｆｒａｍｅｗｏｒｋ逡逑基于現(xiàn)有馬爾科夫跳變系統(tǒng)的一系列相關(guān)的理論研宄成果，本論文針對目前關(guān)于馬爾逡逑科夫跳變系統(tǒng)文獻工作中具有的不足之處，探討了基于部分轉(zhuǎn)移概率可用的馬爾科夫跳變逡逑系統(tǒng)的控制分析和綜合問題。根據(jù)圖１－２可知，本論文針對非線性連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、逡逑不確定性系統(tǒng)和時滯系統(tǒng)等研究對象，通過運用自適應(yīng)控制、滑�？刂啤ⅲ�？濾波和量化逡逑等算法，利用隨機參數(shù)依賴?yán)钛牌罩Z夫函數(shù)理論和線性矩陣不等式等輔助技術(shù)，解決了一逡逑類混雜動力學(xué)系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性分析、優(yōu)化性能分析、滑�？刂破骱蜑V波器設(shè)計等綜逡逑合問題。最后，通過在手提電腦ｈ運用Ｍａｔｌａｂ軟件進行一些仿真實驗，驗證所提出控制策逡逑略和優(yōu)化策略的可行性和適用性。逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP13

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 鄭應(yīng)平;錢學(xué)森與控制論[J];中國工程科學(xué);2001年10期

本文編號：2676198