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网络化系统的鲁棒控制及群体行为研究

作　者: 冷翠平
导　师: 郑毓蕃
学　校: 华东师范大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 网络化控制系统鲁棒控制线性矩阵不等式时滞群体队形控制一致性稳定
分类号: O231.3
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文研究了离散网络化控制系统(NCSs)的镇定、鲁棒控制以及数字网络下群体的行为。第一,研究了基于打包的网络化系统的镇定。对输入输出数据均打包的离散网络化系统的控制器进行了设计,对相应的闭环系统的稳定性进行了分析,证明了观测器与增广系统状态反馈的设计满足分离原理。利用线性矩阵不等式方法给出了控制器的设计。第二,对于离散不确定网络化系统,在传输数据随机丢失的情况下,分别研究了利用状态反馈和基于观测器的估计状态反馈的鲁棒H∞控制问题。利用线性矩阵不等式方法,设计了鲁棒H∞控制律,它们不仅保证了相应的闭环系统的鲁棒随机稳定性,还保证了闭环系统具有各自的性能指标。给出的例子说明了所给设计方法的有效性。第三,研究了具有非线性扰动和随机不确定性的网络化控制系统的鲁棒镇定问题。在假设数据丢失过程是一个独立同分布过程的情况下,将网络化控制系统建模成离散时间随机切换系统。通过构造随机Lyapunov函数,得到了NCS在均方意义下鲁棒渐近稳定的充分条件。第四,研究了数字网络下一维动态群体的队形控制。网络中的每个成员都是一个连续时间的动力学系统,而它们之间通讯网络是用一个无向图来刻画的。在不考虑时延的情况下,利用图论中的一些基本结论及Jury判据,给出了群体实现一致性稳定的充分条件。在假设数据传输存在时延的情况下,主要利用线性矩阵不等式的方法,给出了群体达到一致性的充分条件。数值例子说明了结论的有效性。最后,研究了二维情形下群体的集体行为。同样假设成员之间是通过数字网络进行相互通讯的。基于图的Laplacian矩阵的性质及Jury判据,分别在没有领导者和存在虚拟的不动的领导者的情况下,给出了一致性稳定的条件。对于不同的情况分别给出了仿真数例。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-13
第一章绪论  13-29
  1.1 鲁棒控制及网络化控制系统研究概述  13-15
  1.2 群体运动行为研究概述  15-17
  1.3 本文的主要工作和章节安排  17-19
  1.4 符号约定  19-20
  1.5 线性矩阵不等式  20-25
  1.6 数学准备  25-29
第二章基于打包的网络化系统的镇定  29-38
  2.1 输入输出数据均打包的网络化系统的控制器的设计  29-31
  2.2 闭环网络预测控制系统的稳定性分析  31-35
  2.3 控制器设计的LMIs方法  35-36
  2.4 数例仿真  36-37
  2.5 结论  37-38
第三章不确定离散时滞网络化系统的鲁棒H_∞控制  38-48
  3.1 问题描述  38-39
  3.2 状态反馈的H_∞控制  39-46
  3.3 数例仿真  46-47
  3.4 结论  47-48
第四章基于观测器的不确定离散时滞网络化系统的鲁棒H_∞控制  48-60
  4.1 问题描述  48-50
  4.2 主要结果  50-57
  4.3 算例仿真  57-59
  4.4 结论  59-60
第五章具有非线性扰动和随机不确定性网络化系统的镇定  60-69
  5.1 问题描述  60-62
  5.2 主要结果  62-67
  5.3 数例仿真  67-68
  5.4 结论  68-69
第六章数字网络下动态群体的队形控制  69-93
  6.1 数字网络下一维动态群体的队形控制  70-81
  6.2 数字网络下具有时滞的一维动态群体的队形控制  81-91
  6.3 结论  91-93
第七章数字网络下平面上群体的集体行为  93-112
  7.1 网络中动态无领导群体的集体行为  93-106
  7.2 具有不动的虚拟领导者的群体的集体行为  106-111
  7.3 本章小结  111-112
第八章总结与展望  112-114
  8.1 总结  112
  8.2 展望  112-114
参考文献  114-120
攻读博士期间的论文发表情况  120-121
致谢  121

网络化系统的鲁棒控制及群体行为研究

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