本文關(guān)鍵詞：半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的分析和綜合，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大多數(shù)物理系統(tǒng)受隨機參數(shù)變化影響會發(fā)生結(jié)構(gòu)改變。這些改變可能來源于某些突發(fā)現(xiàn)象,例如部件或者連接故障,參數(shù)偏移和在不同階段測量某些變量需要的時間有所變化。具有這樣特性的系統(tǒng)可以用混雜模型描述,也就是說,對連續(xù)狀態(tài)變量,附加一個被稱為模態(tài)或模式的離散隨機變量。混雜系統(tǒng)描述了系統(tǒng)參數(shù)的隨機跳變以及產(chǎn)生的不連續(xù)點。這類系統(tǒng)模型有很強的理論意義和實際應(yīng)用價值,尤其是因為它允許決策者結(jié)合事件發(fā)生的經(jīng)驗知識以及其速率的統(tǒng)計學(xué)信息充分應(yīng)對顯著擾動或者改變系統(tǒng)正常工作情況的離散事件。馬爾科夫跳變系統(tǒng)作為一類典型的混雜動態(tài)系統(tǒng),由于其強大的建模能力,已經(jīng)在航空航天、工業(yè)過程、生物醫(yī)療、社會經(jīng)濟等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。但由于馬爾科夫跳變系統(tǒng)的跳變時間服從指數(shù)分布,使得跳變系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移概率為時不變函數(shù)矩陣,這給馬爾科夫跳變系統(tǒng)的應(yīng)用帶來了局限性。相比較馬爾科夫跳變系統(tǒng),半馬爾科夫跳變系統(tǒng)是通過一個固定的轉(zhuǎn)移概率矩陣以及一個駐留時間概率密度函數(shù)矩陣來表征的。由于放寬了概率分布函數(shù)的限制條件,半馬爾科夫跳變系統(tǒng)具有更廣泛的應(yīng)用價值。因此,研究半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的分析和綜合問題具有重要的理論價值和實際意義。本論文在半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的統(tǒng)一框架下,重點研究了半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性分析、魯棒控制、濾波以及故障診斷濾波等問題,所涉及的研究對象包括時滯系統(tǒng)、廣義系統(tǒng)、中立型隨機系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。論文可以分為兩部分:第一部分考慮了駐留時間服從相位型分布的半馬爾科夫跳變系統(tǒng),通過增補變量法和模型轉(zhuǎn)換法將其轉(zhuǎn)化為伴隨馬爾科夫跳變系統(tǒng),并考慮其控制和估計問題。第二部分考慮了駐留時間服從非指數(shù)分布的半馬爾科夫跳變系統(tǒng),并解決了在轉(zhuǎn)移概率滿足部分元素未知、完全未知和多面體不確定條件下的濾波等問題。論文主要研究工作可以概括如下:第1章首先介紹了馬爾科夫跳變系統(tǒng)的研究背景和意義,以及馬爾科夫跳變系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,這為半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的研究提供了借鑒和指導(dǎo)意義。其次介紹了半馬爾科夫跳變系統(tǒng)和馬爾科夫跳變系統(tǒng)的主要不同,以及半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。此外,介紹了目前尚未解決的問題和有待改進的方法以及本論文的主要研究內(nèi)容。第2章提出了分析時滯半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的時滯依賴的隨機穩(wěn)定性的新方法。通過構(gòu)造參數(shù)依賴的Lyapunov-Krasovskii泛函并結(jié)合時滯分片分析方法,得到了比已有穩(wěn)定性分析結(jié)果保守性更小的時滯依賴穩(wěn)定性判據(jù)。本章中提出的時滯分片分析方法是時滯分割思想的一種推廣,可以更充分的利用時滯信息,從而降低保守性。本章所給出的判別條件為線性矩陣不等式約束條件,方便利用優(yōu)化工具求解。通過與其他文獻中穩(wěn)定性判別方法進行數(shù)值算例比較,體現(xiàn)了本章方法的優(yōu)越性。第3章討論了相位型奇異半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的約束調(diào)節(jié)問題。通過增補變量法和模型轉(zhuǎn)換法,將一類半馬爾科夫跳變系統(tǒng)等價轉(zhuǎn)化為其伴隨馬爾科夫跳變系統(tǒng)�；谡蛔兗枷�,給出了一類非線性方程求滿秩解的充分必要條件,從而給出了奇異半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的約束調(diào)節(jié)問題的新算法。最后通過仿真算例驗證了該算法的有效性。第4章考慮了相位型半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的滑�？刂坪突Ｓ^測器設(shè)計問題�；谏弦徽碌哪Ｐ娃D(zhuǎn)化方法,將相位型半馬爾科夫跳變系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為其伴隨馬爾科夫跳變系統(tǒng)。通過構(gòu)造滑模面并對滑�？刂破鬟M行綜合保證了閉環(huán)伴隨馬爾科夫跳變系統(tǒng)隨機穩(wěn)定并滿足能達條件。此外,當部分狀態(tài)無法測量時,設(shè)計了基于觀測器的滑�？刂破�,并且給出了觀測器求解的充分條件。通過數(shù)值仿真驗證了本章方法的有效性。第5章解決了一類帶有重復(fù)標量非線性的半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的量化控制器設(shè)計問題�；谇皟烧滤枷�,將研究對象轉(zhuǎn)化為對其伴隨非線性半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的研究。設(shè)計了動態(tài)反饋控制器,并給出了閉環(huán)系統(tǒng)滿足隨機穩(wěn)定以及H∞性能指標的充分條件。此外,利用錐補線性化方法將全階和降階動態(tài)反饋控制器設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為一類最小優(yōu)化問題,更利于通過優(yōu)化工具求解。最后,通過認知無線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的仿真驗證了本章方法的有效性。第6章考慮了半馬爾科夫跳變系統(tǒng)故障診斷問題。首先基于Takagi-Sugeno模糊方法,設(shè)計了滿足相應(yīng)性能指標的故障診斷濾波器,并給出全階和降階故障診斷濾波設(shè)計的充分條件。通過錐補線性化方法將濾波器設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題。通過倒立擺系統(tǒng)仿真驗證了本章設(shè)計方法的有效性。其次,考慮了在預(yù)先知道駐留概率情況下半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的故障診斷濾波問題。通過引入事件驅(qū)動控制策略提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率,并給出了依賴駐留概率的充分性條件,保證了相應(yīng)的故障診斷誤差系統(tǒng)隨機穩(wěn)定并滿足相應(yīng)的性能指標。進而,提出了事件驅(qū)動故障診斷濾波器設(shè)計的優(yōu)化算法。最后,利用數(shù)值仿真驗證了方法的有效性。第7章考慮了含有混合時滯的中立型半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的無源濾波器設(shè)計問題。所考慮的時滯包括時變狀態(tài)時滯、分布時滯以及狀態(tài)時滯微分項,目標是設(shè)計Luenberger型觀測器使得濾波誤差動態(tài)系統(tǒng)指數(shù)均方穩(wěn)定并滿足相應(yīng)的衰減率和性能指標。在此基礎(chǔ)上,解決了中立型時滯半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的無源濾波器設(shè)計問題。進而,通過錐補線性化方法,給出了濾波器求解的優(yōu)化算法。最后,通過數(shù)值算例驗證了方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：半馬爾科夫跳變系統(tǒng) 穩(wěn)定性分析 滑�？刂� 動態(tài)輸出反饋 故障診斷 濾波
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O211.62
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-17
• 第1章 緒論17-35
• 1.1 本課題的研究背景和意義17-19
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀19-29
• 1.2.1 馬爾科夫跳變系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析19-23
• 1.2.2 馬爾科夫跳變系統(tǒng)的控制23-27
• 1.2.3 半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的控制和應(yīng)用27-29
• 1.3 尚待解決的問題以及有待改進的方法29-31
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容31-35
• 1.4.1 時滯半馬爾科夫跳變系統(tǒng)32-33
• 1.4.2 相位型半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的控制和估計33-34
• 1.4.3 半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的故障診斷濾波34-35
• 第2章 半馬爾科夫時滯跳變系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性分析35-47
• 2.1 問題描述35-37
• 2.2 主要結(jié)果37-44
• 2.3 數(shù)值算例44-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 第3章 控制器約束下廣義半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問題47-63
• 3.1 相位型半馬爾科夫過程和馬爾科夫化47-50
• 3.2 問題描述50-53
• 3.3 主要結(jié)果53-59
• 3.3.1 列滿秩解53-56
• 3.3.2 行滿秩解56-58
• 3.3.3 約束調(diào)節(jié)問題算法58-59
• 3.4 仿真結(jié)果59-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第4章 半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的狀態(tài)估計和滑�？刂�63-78
• 4.1 問題描述63-64
• 4.2 滑�？刂�64-68
• 4.3 基于觀測器的滑�？刂�68-71
• 4.4 數(shù)值算例71-77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 第5章 非線性半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的量化控制器設(shè)計78-93
• 5.1 問題描述78-82
• 5.2 主要結(jié)果82-87
• 5.2.1 隨機穩(wěn)定性和性能指標分析82-84
• 5.2.2 量化動態(tài)反饋控制器設(shè)計84-87
• 5.3 仿真算例87-92
• 5.4 本章小結(jié)92-93
• 第6章 半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的故障診斷濾波93-128
• 6.1 基于模糊方法的半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的故障診斷濾波94-112
• 6.1.1 問題描述94-98
• 6.1.2 隨機穩(wěn)定性和性能指標分析98-102
• 6.1.3 故障診斷濾波器設(shè)計102-105
• 6.1.4 仿真算例105-112
• 6.2 依賴駐留概率的半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的事件驅(qū)動故障診斷濾波112-126
• 6.2.1 問題描述112-115
• 6.2.2 駐留概率相關(guān)的隨機穩(wěn)定性和性能指標分析115-118
• 6.2.3 事件驅(qū)動故障診斷濾波器設(shè)計118-123
• 6.2.4 數(shù)值算例123-126
• 6.3 本章小結(jié)126-128
• 第7章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中立型時滯半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的無源濾波128-152
• 7.1 問題描述128-132
• 7.2 指數(shù)無源性分析132-144
• 7.3 無源濾波器設(shè)計的優(yōu)化算法144-146
• 7.4 數(shù)值算例146-151
• 7.5 本章小結(jié)151-152
• 結(jié)論152-154
• 參考文獻154-165
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果165-168
• 致謝168-169
• 個人簡歷169

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6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

2 張翼飛,曾亮,鄧方林;時滯系統(tǒng)控制發(fā)展歷程綜述[J];控制工程;2004年S1期

3 戴文戰(zhàn);婁海川;楊愛萍;;非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制研究進展[J];控制理論與應(yīng)用;2009年05期

4 黃鶴;謝德曉;韓笑冬;張登峰;王執(zhí)銓;;具有隨機丟包的一類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測[J];控制理論與應(yīng)用;2011年01期

5 褚健;時滯離散系統(tǒng)控制算法及其在長形工業(yè)電阻爐中的應(yīng)用[J];控制理論與應(yīng)用;1995年01期

6 李祖樞;智能控制理論研究[J];信息與控制;1991年05期

  本文關(guān)鍵詞：半馬爾科夫跳變系統(tǒng)的分析和綜合，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：400121