执行器幅值与速率约束下线性系统的事件触发控制

传统的网络化控制系统中,控制任务通常以周期的方式执行.为了节约网络通信资源,一些学者提出了事件触发控制.另一方面,由于物理限制或出于安全考虑,几乎所有反馈控制系统都会受到饱和约束.饱和的存在是系统性能退化甚至不稳定的主要因素.研究了受到执行器幅值与速率饱和约束的线性系统的事件触发控制问题.首先,一阶系统用来表示执行器的幅值和速率限制.然后,引入了两个推广的扇区条件来处理由饱和引起的死区非线性.接下来,通过利用Lyapunov稳定性理论,获得了确保闭环系统区域渐近稳定的充分条件.通过限制稳定域的最小范围,提出了事件触发率的最优化问题.所获得的结果用线性矩阵不等式表示,能够方便地利用MATLAB中的LMI工具箱进行求解.最后,数值例子和仿真验证了所得结果的有效性.

多链接复杂网络指数同步的间歇事件触发控制

本文研究了基于间歇事件触发控制策略的延迟多链接复杂网络的指数同步问题,设计了一种间歇动态事件触发控制策略.相比于间歇静态事件触发控制策略,本文提出的控制策略是基于控制区间内的动态事件触发,极大地减少了事件触发次.并且,考虑的间歇控制的控制增益是自适应的,这具有动态调整的作用.基于图论和李雅普诺夫方法,本文给出了实现延迟多链接复杂网络指数同步的充分条件.此外,本文设计的控制策略能够排除Zeno现象.并且,将理论结果应用于一类振子系统的指数同步问题.最后,文章给出相应的数值仿真来验证理论结果的有效性和可行性.

一类随机时滞非线性系统的事件触发控制

该文研究具有外部干扰和不确定性的随机时变时滞微分非线性系统的稳定问题.为了降低反馈控制信号的传输频率,同时排除Zeno行为,采用间歇事件触发控制策略.应用实际输入到状态稳定性来描述事件触发方案下控制目标的动态性能.此外,通过线性矩阵不等式的方法,获得事件触发反馈控制下随机时变时滞非线性系统稳定的理论判据,最后通过几个算例和仿真说明结论的有效性.

具有时变全状态约束的多输入多输出非线性切换系统指定性能事件触发控制

针对多输入多输出切换非线性系统面临的不可测状态、状态约束、通信资源受限等挑战,本文研究了一种具有指定性能的事件触发控制策略。借助状态观测器和模糊逻辑系统,完成对不确定系统的建模。将命令滤波引入至反步递推(Backstepping)设计过程,以避免因虚拟控制器反复求导引起的计算爆炸问题,并通过设计指定性能函数,保证系统的瞬态性能。通过构造事件触发控制器和障碍李雅普诺夫函数,有效解决时变状态约束及通讯资源受限的问题,并保证系统的稳定性。最后通过仿真验证控制算法的有效性。

基于事件触发控制的二阶多智能体的一致性

研究二阶多智能体系统在固定有向拓扑下的一致性问题。为减少不必要的网络带宽资源的浪费,给出一种基于事件触发控制的一致性算法。该算法基于状态误差对系统中的所有个体建立事件触发函数,使得个体之间的信息通信和控制信号更新仅在事件触发时刻进行;采用矩阵理论和模型变换思想对系统进行了分析和转换,并利用Lyapunov理论给出了系统达到渐近一致的充分条件。仿真结果验证了理论方案的有效性。

基于事件触发控制的时滞电力系统负荷频率控制

区域电网间存在较高的数据传输,使有限的通信和计算资源变得拥塞。为降低区域电网间的通信负担,提出基于事件触发控制的时滞电力系统负荷频率控制(LFC)方法。针对具有通信延迟的LFC系统,建立基于事件触发控制的时滞LFC动态模型。进而采用多求和不等式,提出具有事件触发控制器的时滞相关LFC系统Lyapunov稳定分析判据;在此基础上,推导了基于事件触发通信和输出反馈的负荷频率控制器协同设计方案,以保证电力系统频率稳定性的同时提高数据传输效率。仿真结果表明,所提方法能够有效减小互联系统频率和联络线功率振荡,保证系统的时滞稳定性并减少网络通信的冗余传输。

事件触发控制的耦合系统的输入到状态稳定性

本文研究了基于事件触发脉冲控制(ETIC)策略的网络上一般非线性脉冲耦合系统的输入到状态稳定性(ISS),其中脉冲序列由一些预先设计的事件条件生产。与传统的事件触发控制不同,ETIC是指控制器仅在某些与状态相关的事件条件被触发时才被激活,而且在两个连续的触发脉冲瞬间之间没有任何控制传输。事件触发脉冲通常被认为是一类与状态相关的脉冲,其中事件触发机制(ETM)是一个脉冲发生器。利用ETIC策略和图论的方法,建立基于Lyapunov的准则,可以有效避免无限快的触发行为,保证非线性耦合脉冲系统的ISS。为了证明理论结果,我们给出了一个数值模拟的例子来证明理论结果的有效性。

事件触发控制下二阶多智能体的量化一致性

针对多智能体系统网络通信过程中信息需要量化的情况,研究了二阶多智能体系统在事件触发控制下的量化一致性。基于事件触发控制策略,提出一致性协议,并采用对数量化器对控制输入进行量化处理。利用Lyapunov稳定性理论,对系统进行一致性分析,得到了多智能体系统渐近趋于一致的充分条件。仿真结果说明了理论分析的有效性。

基于前馈神经网络的分数阶事件触发控制器实现及应用研究

为了提高事件触发控制算法的普适性,降低现有控制算法对具体数学表达式的依赖,提出了一种基于前馈神经网络的事件触发控制方法,实现了更具一般化的分数阶事件触发控制器设计。该方法充分发挥前馈神经网络可以任意逼近平方可积函数的优势,对传统事件触发控制过程进行学习,有效解决了传统方法对具体数学模型的依赖问题,且可进一步降低事件触发控制的次数。另外,相较于传统的整数阶控制器,分数阶控制器拓宽了事件触发控制算法的实际应用范围。以具体应用为背景进行仿真分析,结果表明,该算法不但能够保持传统事件触发控制算法在节省控制资源方面的优势,而且在可移植性方面优于传统的事件触发控制算法。

鲁棒H_∞事件触发控制在煤矿局部通风机风量调节WINCS中的研究与应用

针对我国尤其是河北省邢台地区煤矿局部通风机风量调节系统结构落后、控制方法智能化程度低以及控制机制老化等问题,设计了一套基于鲁棒H∞事件触发控制的煤矿局部通风机风量调节WINCS(无线网络控制系统)。系统更新了控制结构,采用了最新的事件触发控制机制,同时将鲁棒H∞控制与事件触发控制相结合,对控制器及触发条件进行了共同设计,在保证系统稳定性和动静态特性最优的基础上,同时达到了为企业节约电能和节省无线网络信道资源的目的。

矿井水处理鲁棒H_∞事件触发控制机制研究

针对无线网络中存在的能耗严重、信道竞争冲突等问题,在控制机制上,重点研究了事件触发控制机制,考虑到被控对象参数的不确定性以及各种强干扰因素,将鲁棒H_∞控制与事件触发控制相结合,对鲁棒H_∞控制器和触发条件进行了共同设计,该控制机制既保证了系统的指数稳定和一定的H_∞抑制水平,又极大地节约了电能和无线网络信道资源。

事件触发控制在倒立摆系统中的仿真与实验

从理论、仿真、实验3个角度考虑了事件触发控制对于一级直线倒立摆系统的控制效果,进而说明事件触发控制的可行性与实用性。首先,借助线性矩阵不等式给出了事件条件参数的设计方法,并对触发时间间隔下界进行了估计。其次,通过Simulink仿真说明了在无量化效应时理论结果的有效性。最后,通过实验研究了量化效应的影响,发现其对于基于模型控制器的负面作用。实验结果表明,对于实际倒立摆系统,混合型事件条件及零阶保持控制器更加适用,它们可以在保证系统稳定性的前提下有效降低信息的通信频率。上述结果体现了事件触发控制的潜在实用价值。

考虑执行器故障的无人帆船事件触发控制

针对实际海洋环境下,无人帆船在艏向跟踪控制任务中存在的模型参数未知、控制输入频繁抖振和执行器磨损等问题,提出一种考虑执行器故障的无人帆船事件触发控制算法。首先,采用径向基函数神经网络(radius based function neural networks, RBF-NNs)对系统的未知模型参数进行在线逼近。其次,在无人帆船艏向数学模型中引入执行器故障模型,并且在艏向控制器设计中考虑帆结构造成的转船力矩,设计基于事件触发机制的艏向控制律来减少控制输入的频繁抖振和执行器磨损。最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了所提控制算法满足半全局一致有界(semi-global uniform ultimate bounded, SGUUB)稳定。数值仿真结果表明,相比于传统的艏向控制算法,所提算法能够在保证艏向控制性能的基础上,极大地降低控制输入的频繁抖振和减少执行器的磨损。

不确定系统的事件触发控制:近似解输入法

针对一类不确定非线性系统的事件触发控制问题,提出了一种近似解输入法的控制策略.首先,对非线性系统进行线性化处理,以便于构造系统的近似解.其次,根据确定线性系统解析解的定义,利用系统矩阵和采样信号信息,逐段地构造不确定非线性系统的近似解.将测量误差定义为系统当前状态与近似状态之间的差,构造事件触发条件和控制器,并建立相关的稳定性判据.本文证明了所提此方法可有效避免Zeno现象,并将其推广到动态触发控制方案,得到进一步提高的结果.最后,通过仿真对比验证了本文方法的有效性.

带输入磁滞的非线性系统模糊事件触发控制

文章针对一类带输入磁滞的不确定非线性系统的控制问题进行了研究,提出一种自适应模糊事件触发控制方法。一方面,实际系统模型往往难于精确获取,建模过程中难免会有不确定部分,不确定部分的处理得当与否将直接影响控制的精度;另一方面,因为输入磁滞在实际物理系统中是不可避免的,系统需要大量的控制量来补偿磁滞以保证控制精度,所以磁滞会加重系统通信的负担。然而,系统的通信资源是有限的,研究如何减少通信资源的占用在理论和实践中都具有重要意义。针对上述问题,文章基于Backstepping技术,利用模糊逻辑系统处理系统中的不确定部分,与此同时设计一种特殊相对阈值事件触发机制,实现了非周期的事件触发控制。该方法可以在线补偿磁滞,在保证系统控制精度的前提下,减少输入信号的更新频率,从而节约通信资源。从理论上证明闭环系统中的所有信号都是半全局一致最终有界的,且设计的事件触发机制可以避免Zeno现象的出现。最后,仿真验证了所提方法的有效性。

切换非线性系统的输出反馈周期事件触发控制

本文针对一类在任意切换信号作用下的切换非线性系统,研究了其输出反馈周期事件触发控制问题.所考虑的非线性系统采用非严格反馈形式且含有未知时变控制系数。在本文中,仅利用采样时刻的系统输出.为了估计系统的不可量测的状态,基于采样的系统输出构造了降维状态观测器.为了减少通信资源的利用,提出了一种新的输出反馈周期事件触发策略,该策略包含仅利用事件触发时刻的信息构造的输出反馈事件触发控制器以及仅在采样时刻间歇性监测的离散事件触发机制.通过选取可容许的采样周期及合适的公共Lyapunov函数,证明了闭环系统在任意切换下全局渐近稳定.最后,通过将本文中所给出的控制方案应用到数值算例中验证了其有效性.

基于观测器的分段仿射系统的事件触发控制

针对带有参数不确定的离散时间分段仿射系统,研究了基于事件触发机制的鲁棒控制器设计问题。考虑了系统存在参数不确定和状态不完全可测的实际情况,同时为了节省通信资源,提出一种新的事件触发方案并设计基于观测器的事件触发控制器。基于分段Lyapunov函数和椭球体形式的作用域描述,将观测器、控制器和事件触发策略的协同设计问题转化为以线性矩阵不等式描述的稳定性条件,既能够保证闭环系统的稳定性,又可以减少信号的传输量。最后通过数值实例验证所提方法的有效性。

基于事件触发控制的不确定简单互联电力系统的稳定性研究

针对一类不确定非线性简单互联电力系统,采用T-S模糊模型对该系统进行模糊建模,利用并行分布补偿原则和事件触发机制设计了模糊控制器。基于李雅普诺夫稳定性理论分析了系统的稳定性,并给出了保证不确定非线性简单互联电力系统渐近稳定的充分条件。最后MATLAB仿真验证了提出方法的有效性。

具有指定性能和全状态约束的多智能体系统事件触发控制

针对一类非严格反馈的非线性多智能体系统一致性跟踪问题,在考虑全状态约束和指定性能的基础上提出了一种事件触发自适应控制算法.首先,通过设计性能函数,使跟踪误差在规定时间内收敛于指定范围.然后,在反步法中引入Barrier Lyapunov函数使所有状态满足约束条件,结合动态面技术解决传统反步法产生的“计算爆炸”问题,并利用径向基函数神经网络(Radial basis function neural networks,RBF NNs)处理系统中的未知非线性函数.最后基于Lyapunov稳定性理论证明系统中所有信号都是半全局一致最终有界的,跟踪误差收敛于原点的有界邻域内且满足指定性能.仿真结果验证了该控制算法的有效性.

输入饱和下非线性系统的事件触发控制器设计

本文研究了具有输入饱和的非线性系统事件触发控制策略设计问题.首先,针对输入饱和下非线性系统,建立混杂系统模型.其次,当非线性函数满足Lipschitz条件下,给出闭环混杂系统局部一致渐近稳定性的稳定判据,并设计了事件触发饱和控制器.然后,当非线性函数满足扇区条件时,给出闭环混杂系统框架下满足局部一致渐近稳定性的LMI条件,并设计了事件触发饱和控制器.进一步地,在事件触发饱和控制器作用下,分析了非线性系统的半全局鲁棒镇定性.最后,结合两个仿真实例说明了所提出事件触发控制策略的有效性.