自适应事件触发机制下分布时滞Markov跳变网络化系统H_(∞)故障检测

传统事件触发机制中阈值的选择会对信号传输效率产生很大影响。针对此问题,研究了自适应事件触发机制下具有分布时滞的Markov网络化系统的故障检测问题。设计了一种模态相关的自适应事件触发机制,通过动态调整阈值,提高了网络资源利用率。考虑网络时延和数据丢包现象,同步设计触发器和故障检测滤波器。构造模态相关的Lyapunov泛数,根据积分不等式技术推导出使系统随机稳定且具有H_(∞)性能的充分条件。利用解耦方法和LMI技术求解出了故障检测滤波器参数。最后通过数值仿真验证了方案在节省网络资源上的优势。

数据注入攻击下ICPS的自适应事件触发弹性控制

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导事件触发、数据注入攻击、网络延迟和弹性控制器之间的定量关系.以二自由度质量–弹簧–阻尼串联系统为被控对象, MATLAB仿真验证基于自适应事件触发的ICPS在数据注入攻击下的系统性能,结果表明所采取策略能保证系统的稳定性,并有效减少通信资源.

工业信息物理系统间隙DoS攻击的自适应事件触发稳定控制

针对具有间隙拒绝服务(DoS)攻击的工业信息物理系统(ICPS),研究一种基于观测器的自适应事件触发稳定控制方案。首先构造一个观测器估计系统状态,并采用一种新的自适应事件触发通信方案以节约网络资源;然后通过受频率和持续时间限制的间隙DoS攻击对ICPS的影响建立攻击模型,将受到DoS攻击的ICPS划分为DoS攻击活跃期系统和DoS攻击休眠期系统,并用一些过去成功触发状态重构当前受到攻击的状态,得到基于动态估计器的攻击补偿机制,保证系统在DoS攻击活跃期间的渐进稳定;最后运用分段Lyapunov泛函方法、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到系统的稳定条件,并提出自适应事件触发参数、观测器增益和控制器增益的协同设计方案。用间歇反应器系统模拟间隙DoS攻击下基于自适应事件触发的ICPS系统稳定性能。仿真结果表明,自适应事件触发策略和基于动态估计器的补偿机制不仅能够提升系统的稳定性,还能有效降低数据传输的次数,系统在静态事件触发策略下的触发次数大约是在自适应事件触发策略下的4.5倍。

基于自适应事件触发的跳变系统故障检测滤波

本文讨论了一类基于自适应事件触发机制的离散马尔科夫跳变系统在网络传输下的故障检测滤波器设计问题.对系统测量输出设计自适应事件触发机制,可以减少计算负载或节省有限的网络带宽.使用Bernoulli随机变量来描述网络是否能够成功地接收系统跳变模态,且基于Lyapunov稳定性理论设计了一种部分模态依赖的故障检测滤波器,使残差误差系统均方指数稳定且满足Η_(∞)性能指标,并通过求解线性矩阵不等式得到故障检测滤波器参数,通过仿真例子说明该设计方法的有效性.

自适应事件触发抗饱和补偿控制

针对输入饱和特性降低系统性能的问题,采用抗饱和补偿器改善系统性能。为了节约网络通信资源,建立了一种新颖的含有时变参数的自适应事件触发机制,该自适应事件触发机制可用于系统状态不可直接测得的情况,且相比于具有固定参数的相关型事件触发条件,可以节约更多的网络通信资源。建立了一个新的包含阈值函数变化率与指数项的Lyapunov函数,采用Lyapunov稳定性分析方法,给出了饱和系统渐近稳定的充分条件。通过构造优化问题实现了饱和系统的最大吸引域估计;通过计算最小事件触发时刻间隔排除了Zeno现象;通过仿真算例验证了理论结果的有效性。

基于自适应事件触发的离散时滞T-S模糊模型的降阶估计

本文研究了离散时滞Takagi-Sugeno模糊系统的 l2-l∞ 降阶滤波器设计问题。针对离散时滞Takagi-Sugeno模糊动态系统,设计了降阶滤波器将原模型转化为线性低阶模型。该滤波器还可以用 l2-l∞ 性能近似原始系统,使用一种新的自适应事件触发方案来减少网络的通信负载和计算资源。通过将模糊降阶滤波器的滤波问题转化为凸优化问题,给出了设计模糊降阶滤波器的条件。最后,通过两个算例验证了所提设计方案的可行性和适用性。

基于自适应事件触发传输机制的分布式H_∞滤波

研究了自适应事件触发传输机制下非线性系统的分布式H∞滤波问题.首先,提出了一个新的分布式自适应事件触发传输机制来减少冗余数据的网络传输.基于这种触发机制,滤波器采样状态的传输不仅取决于自身最新释放数据和当前采样数据之间的误差,而且还取决于自身和邻居节点的最新释放数据间的误差.不同于固定参数的触发机制,分布式自适应事件触发机制的参数依据滤波器间网络状况和系统的动态性能动态变化,且在保持滤波性能的前提下可以通过适当调整阈值参数来节约通讯资源.其次,通过Lyapunov-Krasovskii泛函,给出了自适应事件触发机制下分布式H∞一致性滤波性能判据和滤波器参数的设计方法的充分条件.最后,通过数值例子表明了所提方法的有效性.

自适应事件触发NCS鲁棒容错控制与通讯协同设计

针对具有随机非线性和不确定性的网络化控制系统(networked control system, NCS),研究其自适应事件触发通讯机制与鲁棒容错控制的协同设计方法.首先,引入自适应事件触发通讯机制,其触发参数可自动适应系统动态误差的变化,能够最大程度地节约网络带宽;其次,集网络诱导时延、自适应事件触发通讯条件、执行器更一般的故障以及随机非线性和不确定性为一体,建立非均匀传输的网络化控制系统闭环数学模型,进而基于非连续的Lyapunov-Krasovskii函数推证出具有低通讯资源占有率的时滞/事件依赖的少保守性充分条件,并给出自适应事件触发通讯机制与鲁棒容错控制器的协同设计方法;最后,通过仿真算例进一步验证该方法可有效节约网络通讯资源,且控制性能良好.

欺骗攻击下一类神经网络的自适应事件触发H_(∞)滤波

本文主要研究了在欺骗攻击下的离散时间神经网络的H_(∞)滤波器设计问题.考虑到被控系统和滤波器在一个易受外部网络攻击且带宽有限的共享通信网络上进行信息交换,本文提出了自适应事件触发机制来减轻数据传输的通信负担.此外,由于通信网络的开放性和互通互联,通过共享通信网络传输到滤波器的实际输入信息可能会被攻击者注入的虚假信息所改变.在此基础上,利用构造Lyapunov-Krasovskii泛函、线性矩阵不等式等处理技术,本文给出了滤波误差系统渐近稳定的充分条件,并且设计了满足预设性能的H_(∞)滤波器,最后通过一个仿真实例验证了所提方法的有效性.

自适应事件触发网络化非线性系统滤波器设计

本文针对网络化非线性控制系统设计了基于自适应事件触发方案满足H_(∞)性能的模糊滤波器.第一,提出新的自适应事件触发方案来决定数据包是否需要传输到通信网络中,从而提高网络资源利用率;第二,运用模糊线积分的方法,构建模糊李雅普诺夫泛函,避免求解隶属函数的时间微分;第三,利用Wirtinger不等式及倒凸引理结合的技术,得到滤波误差系统满足H_(∞)性能的充分条件;第四,将滤波误差系统建模为时滞系统,在此框架下,实现自适应事件触发参数与滤波参数共同设计.最后,通过两个数值例子验证本文所提方法的有效性.

自适应事件驱动下马尔科夫跳变系统的状态估计

研究了具有时变时滞的马氏跳跃系统的状态估计问题.为通过设置状态输出估计器使系统指数稳定,提出了一种自适应的事件触发通信方案.此方案的特点是,采样数据是否应该被发送由当前采样数据和最新传输数据与其之间的误差决定,它可以自适应地调整事件触发通信阈值,在确保所需控制性能的前提下减少信息通信负担.基于Lyapunov-Krasovskii泛函方法,通过求解线性矩阵不等式实现了对马尔科夫的状态估计.利用数据实例探讨了自适应事件触发的有效性.

自适应事件触发下网络控制系统鲁棒容错控制

针对一类存在执行器故障和参数不确定的网络控制系统,研究基于自适应事件触发机制网络控制系统的鲁棒容错控制问题。首先,引入自适应事件触发机制,根据系统实际状态自适应调节其触发条件;然后,建立闭环网络控制系统数学模型,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,推出系统稳定的充分条件,进而给出控制器与自适应事件触发机制的协同设计方案;最后,通过示例仿真验证了提出方案的有效性。

基于自适应事件触发和量化的时滞系统分布式滤波

研究基于自适应事件触发机制和量化的时滞系统分布式滤波问题,设计自适应事件触发机制,此触发机制不仅取决于滤波器自身最新释放数据和当前估计值,还取决于自身和邻居节点最新释放数据的误差。相较于固定参数事件触发,自适应事件触发参数根据滤波性能动态变化。考虑传感器精度和网络传输带宽优先,在数据传输前进行量化处理。构造Lyapunov函数并给出滤波误差系统均方指数稳定且满足l_(2)-l_(∞)性能指标的充分条件,设计带有数据量化的离散时滞系统分布式l_(2)-l_(∞)滤波器,并通过线性矩阵不等式方法求解滤波器参数。仿真实例说明设计的滤波器能够降低数据量化带来的影响,且自适应事件触发机制相较于固定参数事件触发,在保证滤波性能前提下能够降低数据传输频率,节约网络通信资源。

自适应事件驱动下T-S模糊系统的控制器设计

T-S模糊模型的实质是任何连续函数均可由一系列IF-THEN规则模糊逼近,因此它可用许多线性系统的分析方法研究,是非线性系统建模的重要工具,近年来,很多学者用T-S模糊模型研究非线性网络控制系统,为了节省有限的网络带宽资源,事件触发机制在网络控制系统的研究中得到了广泛的应用,这些研究成果具有重要的理论意义.然而,目前的结果中将事件触发机制用于T-S模糊系统的研究尚不成熟,基于自适应事件触发机制设计控制器尤其具有重要的意义.本文在事件触发机制的基础上介绍了自适应事件触发机制,并将其应用于控制器的设计,基于具有时滞的T-S模糊系统,提出了自适应事件驱动下的控制器设计新方案,在主要结果的证明中引用一种新Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵,并应用Schur补引理等方法处理非线性矩阵不等式,然后通过求解线性矩阵不等式,设计了理想的控制器.最后,仿真验证了设计方案的有效性.

自适应事件触发机制下饱和系统的跟踪问题

为了减少饱和非线性特性对闭环系统稳定性及性能的不良影响,采用复合非线性反馈控制镇定闭环系统,实现对阶跃信号的跟踪;采用自适应事件触发机制进行信号传输设计,减少数据传输次数,节约通信资源;针对饱和系统的跟踪问题,提出一种新型的基于自适应事件触发机制的复合非线性反馈控制律,运用Lyapunov理论,得到系统输出可以渐近跟踪参考输入的充分条件。结果表明,所提出的充分条件在保证实现饱和系统跟踪问题时,具有较少的调节时间和超调量,自适应事件触发复合反馈控制器在改善饱和系统暂态性能的同时,可以有效节约系统通信资源。

DoS攻击下基于自适应事件触发的无人水面艇航向控制和故障检测

针对网络能力受限和非周期拒绝服务(DoS)攻击干扰的网络化无人水面艇(USV)系统,提出一种基于自适应事件触发的故障检测滤波器(FDF)和控制器的设计方法。首先,构建一个考虑非周期DoS攻击、外部干扰和执行器故障同时存在的网络化USV控制系统。然后,针对网络化USV系统,提出一种自适应事件触发机制,动态更新触发阈值,减少网络资源浪费。其次,通过构造一个分段Lyapunov函数,给出闭环系统全局指数稳定且具有指定H∞干扰衰减指数的充分条件,并设计基于观测的故障检测滤波器和控制器。最后,通过仿真验证了方法的有效性。结果表明,该方法不仅能对USV系统航向进行有效控制,而且能在节省网络资源的同时检测执行器故障的发生和位置。

基于新息约束的大规模系统的自适应事件触发故障估计

本文研究了具有测量输出量化的大规模系统的故障估计问题,其中子估计器之间的通信拓扑与子系统的物理耦合结构相同。针对信道带宽有限的问题,提出了一种新的自适应事件触发方案来控制子估计器之间的数据传输。利用李雅普诺夫分析方法,得到了保证估计误差的动力学在均方意义下指数最终有界的充分条件。利用矩阵不等式技术,得到了期望滤波器增益的解析表达式和滤波误差的最终界。最后,通过一个数值例子验证了该设计方法的有效性。

基于自适应事件触发的复杂网络的非脆性安全同步控制

研究了网络攻击环境下具有随机动态行为和时变时滞的复杂网络的非脆性同步控制问题.首先,为了能更好地节约通信资源,采用了分散式的自适应的事件触发机制.其次,考虑到控制器执行时会产生一些小的增益变化,为了处理这一问题,在设计控制器的时候,通过插入不确定项的方法引进了非脆性的概念.随后,由于网络通信时可能会发生网络攻击行为以及产生时滞,建立了一个新的复杂网络安全同步误差模型,应用随机性分析的技术以及Lyapunov稳定性方法,得到了误差系统渐近稳定的充分条件,然后通过求解线性矩阵不等式的方法得到了控制器增益和自适应事件触发机制的参数矩阵.最后,选取一个数值仿真例子来验证本文所提方法的有效性.

区间二型模糊系统的自适应事件触发H∞控制

本文研究了自适应事件触发情形下的一类具有时变时滞区间二型Takagi-Sugeno (T-S)模糊网络化系统的H∞控制问题。首先,提出了一种新颖的自适应事件触发机制。与传统的触发机制相比,该机制通过动态调整事件触发阈值来调节数据传输的数量,在保持良好的控制性能的同时改善有限的网络资源的利用效率。其次,利用构造的时滞相关的李雅普诺夫函数以及自由权矩阵,获得了闭环系统满足给定H∞性能指标的充分条件。在此基础上,借助于奇异值分解技术,给出了基于线性矩阵不等式解的控制器增益参数。最后,通过数值仿真例子验证了该方法的有效性。

基于自适应事件触发的时滞系统分布式l_(2)-l_(∞)滤波

研究一类基于自适应事件触发机制的时滞系统分布式滤波问题.自适应事件触发条件由滤波器自身最新释放数据、当前时刻估计值及邻居节点最新释放数据共同决定.此事件触发机制采用阈值自适应调节方案,阈值参数在保证滤波器性能的前提下根据滤波误差动态变化,最大程度上节约网络通信资源.首先,给出滤波误差系统均方指数稳定的充分条件;其次,构造一个Lyapunov函数来分析滤波误差系统满足l_(2)-l_(∞)的性能指标;再次,设计离散时滞系统分布式l_(2)-l_(∞)滤波器,并通过线性矩阵不等式方法求解滤波器参数;最后,通过仿真实例说明滤波器能够降低系统时滞带来的影响,且在保证滤波性能前提下减少通信次数,节约网络资源.