非线性广义受限系统的网络化控制和滤波

正常系统的网络化控制和滤波问题已有许多研究成果。尽管饱和非线性广泛存在，且广义系统具有广泛的应用背景，但对基于被控对象为非线性广义受限系统的网络化控制和滤波问题的研究成果很少。本项目综合受限系统理论、网络化控制和滤波方法，研究在具有网络诱导时延、数据包丢失、传输信号量化等网络因素以及存在输入受限的情形下非线性广义系统的控制和滤波问题。通过对非线性广义网络化控制系统结构特性的分析，得到网络环境下非线性广义受限系统的鲁棒稳定性、鲁棒可检测性以及鲁棒可镇定性等性能的判据。分析网络因素、输入受限对系统性能的影响，建立网络参数与广义网络控制系统的稳定性、鲁棒性和可检测性之间的关系，设计广义网络系统的鲁棒最优控制器和鲁棒最优滤波器。建立非线性受限广义系统网络化控制和滤波的基本理论框架，进一步完善广义系统和网络控制系统的基本理论，为建立网络化和远程化的新型控制系统提供理论基础和技术支撑。

广义系统是正常系统的自然推广，它具有正常系统可能没有的特征. 近年来，线性广义系统理论的研究已取得了极大的进展，已经建立了线性广义系统控制及滤波的基本理论和方法, 但对基于被控对象为非线性广义受限系统的网络化控制和滤波研究还不多. 在本项目的资助下, 我们主要在通信受限下的广义系统量化检测和镇定、驱动器饱和受限情形下广义系统镇定与集不变性分析、非线性广义系统的稳定性分析、镇定、和滤波、 广义切换系统的稳定性分析与滤波等方面进行了深入研究, 取得了一些具有重要理论意义的研究成果, 进一步丰富了广义系统和网络控制系统的基本理论; 已发表研究论文21篇, 其中SCI收录12篇次, EI收录18篇次. 具体地, 本项目首先考虑通信受限情形下的广义系统检测和镇定问题, 在编码信号通过网络传输存在丢包现象时, 设计了广义系统量化反馈镇定和状态渐近估计的编码--解码统一方法, 建立了广义网络化控制系统的可镇定性、状态可检测性与数据包丢失概率之间的关系; 将事件触发机制引入广义系统的网络化控制问题中, 基于系统的采样数据设计了事件触发反馈镇定控制器. 其次, 针对一类驱动器饱和受限的非线性广义系统，基于饱和容许的反馈控制方法, 得到了闭环系统的解存在唯一且集吸引不变的充分条件; 基于含参数广义Riccati方程解的渐近性, 利用低-高增益方法解决了具有驱动器饱和受限的线性广义系统的同时镇定问题; 针对一类具有分布时滞的非线性广义系统, 利用同伦映射方法研究了系统的指数稳定性和反馈镇定问题; 设计了一类具有小摄动参数的非线性广义奇异摄动系统的H∞滤波. 同时, 我们还将研究工作进一步拓展到Markov广义切换系统的稳定性分析与滤波问题. 在子系统全部稳定以及部分子系统不稳定两种情形下, 建立了系统指数渐近稳定的平均驻留时间判据; 考虑到网络传输的随机丢包因素, 提出了具有时变时滞的Markov广义切换系统网络化滤波模型, 给出了系统网络化H∞滤波器的参数化设计方法.