网络环境下基于近似模型的非线性Markov跳跃系统控制问题研究

This project investigates continuous-time nonlinear Markov jump systems in the network environment, by first taking full consideration of the effects on the system data collection and transmission brought by the specific characteristics such as sampling, delay, dropout, and quantization error, etc. in networked systems, then constructing the approximated discrete-time system model of the considered systems from the sampled control perspective, and finally analyzing and synthesizing the closed-loop system under the discrete-time framework. The project will focus on the stability criteria of the approximated discrete-time system model, the networked predictive control problem, and the control problem under partially unknown information, in order to construct the control theory and methods for network-based approximated Markov jump system models. The project aims at improving the practical constraints of existing nonlinear Markov jump system design in the network environment, and hence completing the networked-based Markov jump system theory.

本课题以网络环境下连续时间非线性Markov跳跃系统为研究对象，充分考虑网络化系统具有的采样特性以及时延、丢包和量化误差等网络因素对系统信息采样和传输产生的影响，从采样控制的角度出发，构造出网络化环境下连续时间非线性Markov跳跃系统的近似离散时间模型，在离散时间框架下对闭环系统进行分析设计。重点展开网络环境下基于近似模型的非线性Markov跳跃系统稳定性问题，网络化预测控制问题及和部分信息缺失情况下的鲁棒控制问题等方面的研究，形成基于网络传输特性的Markov跳跃系统近似模型控制方法和理论。课题研究目标旨在改善现有非线性Markov跳跃系统控制设计在实际网络运行中的局限性，完善网络化Markov跳跃系统控制理论。

课题以网络环境下运行的随机跳跃系统为研究对象，充分考虑网络传输环境中存在的采样，随机时延、数据丢包、量化误差等网络特性对控制系统实时信息传输的影响，从采样控制的角度出发，开展网络环境下基于近似离散时间模型的相关控制问题研究。重点研究了网络环境下基于近似离散时间模型的随机非线性系统采样数据控制问题、网络化预测控制问题及信息非精确可知情况下的相关控制问题。分析了Markov 跳跃随机非线性系统的稳定性与其近似离散时间模型稳定性之间的关系以及所需条件，设计了基于近似模型设计的适用于原系统的网络化预测控制器，以及分析了Markov跳跃参数信息非精确可知情况下基于近似离散时间模型的稳定性。此外，课题考虑到实际应用中切换系统的子系统为正系统的情况，针对离散时间切换正系统的相关稳定性问题展开研究，重点考虑了子系统为时变线性系统和非线性系统的情况。在应用层面，课题将网络通信拓扑建模为切换信号，进一步研究了切换拓扑下多智能体系统的分布式协同与控制问题。