基于事件触发机制的随机系统的稳定、镇定与控制研究

The advantages of network, such as flexibility and ease of maintenance, make it more and more common to transmit information based on network. However, the network is a double-edged sword. It brings us convenience but also brings us problems. Due to the limitation on network bandwidth and energy, network congestion may occur during the transmission process of information, resulting in the loss or delay of data packets. Moreover, the unnecessary information transmission may exacerbate this phenomenon. Therefore, it is important to reduce the number of information transmission as much as possible. Given the advantages of event-triggered mechanism in saving communication energy and the accurate characterization of stochastic systems in characterizing the model, this project intends to research the stability and control problem of stochastic systems based on event-triggered mechanism. Firstly, we deal with the problems caused by the randomness of stochastic systems in the feasibility analysis of event-triggered mechanism and the stability analysis of system. Then, evaluation mechanisms for event-triggered mechanism are proposed. Based on the proposed evaluation mechanism, the optimal event-triggered mechanism and the controller are co-designed. Moreover, the robustness of event-triggered mechanism to the packet loss or delay is further analyzed, so is the robustness of system to the packet loss or delay. Finally, those theoretical results will be applied to stochastic multi-agent systems. This research will enrich the theory of stochastic systems and provide theoretical basis for people to solve the stochastic control problems effectively.

由于网络在灵活性和易维护性等方面的优势，使得基于网络的信息传输变得越来越普遍。但网络是把双刃剑，它在带给人们方便的同时也带来了一些问题。由于网络带宽有限使信息传输过程中易出现网络拥堵，从而造成数据包丢失或滞后。而一些不必要地信息传输加剧了这一现象的发生。因此在网络资源有限的情况下如何尽可能地减少信息的传输是我们面临的重要问题。鉴于事件触发机制在节约通信资源方面的优势及随机系统在刻画模型方面较精准的特性，本项目拟研究基于事件触发机制的随机系统的稳定性分析及综合问题。在解决随机特性在事件触发机制可行性分析及系统分析的难点的基础上，进一步提出事件触发机制的评价机制，根据评价机制设计最优的事件触发机制和控制器；接着分析事件触发机制及系统对丢包或时延的鲁棒性，最后将理论结果应用于随机多智能体系统的趋同控制研究。本项目的研究将丰富随机系统的理论，为人们更有效地解决随机系统的控制问题提供理论依据。

任何实际系统及其外部环境中都存在着随机不确定性因素，随机系统模型能够更加准确的表征实际系统。在基于网络传输的控制系统，受限于网络的通信能力，急需提出按需控制的传输或者控制策略。由于受到随机特性的影响，使得现有关于随机系统按需控制的研究成果相对较少，因此基于事件触发机制的随机系统的稳定性问题具有重要的研究意义。..本项目的主要研究内容包括：1）研究随机系统事件触发机制的设计并分析触发机制下随机系统的稳定、噪声镇定及状态估计等问题；2）分析时延、扰动等因素对随机系统性能的影响；3）探究随机系统的数值格式稳定的充分条件，为数值仿真的有效性提供理论依据；4）将研究成果推广至随机多智能体系统中，探究保证随机多智能体系统协同的相关判据与控制器设计。..主要研究成果和创新点在于：1. 提出基于采样的离散型事件触发机制，借助采样间隔有效地避免芝诺行为，保证事件触发机制的有效性；2. 通过利用输入-状态或者切换系统的建模方式，将触发机制下的随机系统建模为滞后系统或者切换系统，通过建立滞后与非滞后部分的关系、借助特殊的不等式、引入特殊函数及进一步挖掘系统特性的方式，发展随机系统新型稳定性判据及数值格式；3. 通过利用图的特殊性质，解耦随机多智能体系统的局部耦合特性；通过引入特殊性质函数解决随机特性对系统趋同行为的影响，有效解决了随机多智能体系统解耦难分析难的问题。研究成果进一步丰富了随机系统的理论，为有效解决随机系统的控制问题提供理论依据。..自项目获得资助以来，围绕项目的研究内容，项目负责人及项目组成员及其合作者开展了相应的研究。截止目前，项目负责人及其成员在国内外权威期刊和会议上发表带有项目资助的论文14篇，其中SCI期刊论文12篇，中文EI期刊论文1篇，国际会议论文1篇；申请发明专利2项，授权实用新型专利3项，获得软件著作权2项。项目的研究成果以论文、专利及软著的形式提供，已完成原定计划。