非線性控制系統(tǒng)的事件觸發(fā)機制設(shè)計.pdf

1、事件觸發(fā)控制是一種新型的控制策略，只有當(dāng)特定的事件發(fā)生時，其控制任務(wù)才會被執(zhí)行，這不同于傳統(tǒng)的周期控制，其控制任務(wù)是周期執(zhí)行的。典型的事件觸發(fā)機制的設(shè)計核心就是保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，也就是說在這種機制下，只有當(dāng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能有需求的時候，傳感器才會對系統(tǒng)的狀態(tài)或者輸出進(jìn)行采樣和傳輸并更新控制信號。因此事件觸發(fā)控制能在保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能的情況下相應(yīng)地減少對有限資源的浪費。盡管事件觸發(fā)控制有著很好的初衷和應(yīng)用前景，但是對其嚴(yán)格數(shù)學(xué)

2、化的理論結(jié)果仍然比較欠缺，主要原因就是事件觸發(fā)控制系統(tǒng)是一類混雜系統(tǒng)，這類系統(tǒng)既包含連續(xù)模態(tài)又包含離散模態(tài)，這就給系統(tǒng)的分析帶來諸多的困難。不過隨著混雜系統(tǒng)理論的發(fā)展，對事件觸發(fā)控制系統(tǒng)的研究又給學(xué)者們提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。本文在已有工作的基礎(chǔ)上，針對非線性系統(tǒng)研究了事件觸發(fā)控制的問題，主要工作概括如下:
　　基于Lyapunov函數(shù)研究了一類非線性系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制問題。通過構(gòu)造一個漸近收斂的函數(shù)來限定Lyapunov函數(shù)沿著閉

3、環(huán)系統(tǒng)的軌跡的變化，提出了一種基于Lyapunov函數(shù)的事件觸發(fā)機制。這種基于Lyapunov函數(shù)的事件觸發(fā)機制不僅能保證所構(gòu)成閉環(huán)事件觸發(fā)控制系統(tǒng)的解與靜態(tài)事件觸發(fā)機制和動態(tài)觸發(fā)機制所構(gòu)成的閉環(huán)事件觸發(fā)控制系統(tǒng)的解擁有相同的衰減率，而且能保證在一個給定的系統(tǒng)狀態(tài)下，這種事件觸發(fā)機制所決定的下一個執(zhí)行時刻大于靜態(tài)事件觸發(fā)機制和動態(tài)觸發(fā)機制所決定的下一個執(zhí)行時刻。
　　基于駐留時間研究了一類非線性系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制問題。在一些易驗證

4、的條件下，利用某些由系統(tǒng)狀態(tài)構(gòu)成的函數(shù)的特性，分別提出兩種方法尋找合適的駐留時間。其中一種方法是基于系統(tǒng)鎮(zhèn)定的類Lyapunov條件，另一種方法是基于Barbalat引理。利用所求得的兩種不同的駐留時間，針對一類非線性系統(tǒng)分別提出了靜態(tài)的和動態(tài)的事件觸發(fā)控制機制。
　　在非輸入到狀態(tài)穩(wěn)定的框架下研究了一類非線性系統(tǒng)的事件觸發(fā)和自觸發(fā)控制問題。利用擾動理論和泰勒展開定理分別提出了事件觸發(fā)控制機制和自觸發(fā)控制機制，這兩種機制都不需要檢

5、驗閉環(huán)控制系統(tǒng)關(guān)于測量誤差是否是輸入到狀態(tài)穩(wěn)定的。所提出的機制能保證相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)的解是一致最終有界的，同時執(zhí)行時間間隔的下界為正。
　　基于閾值信號研究了一類非線性系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制問題。通過把采樣狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)建模成連續(xù)狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的擾動系統(tǒng)，然后基于指數(shù)收斂的閾值信號，利用擾動理論提出了一種新的事件觸發(fā)機制。這種基于閾值信號的事件觸發(fā)機制不僅能保證閉環(huán)控制系統(tǒng)的解指數(shù)收斂到原點，而且能夠保證執(zhí)行時間間隔的下界為正。