时间/事件混合触发机制下切换系统的分析与控制

Switched systems can be used to describe and analyse many practical objects with a wide range of engineering applications. Meanwhile, event triggered control can overcome the waste of network resources for periodic-sampled time triggered control in networked environment. Thus, it is of important guiding and practical significance to investigate various theoretical problems of switched systems under mixed time/event triggering mechanism. This project aims to reveal the intrinsic relationship between the time/event triggering mechanism and the system dynamics. Based on it, the coordinated design for switching signal, triggering condition and control signal will be addressed to achieve the stability and performance of the closed-loop systems. The main content includes: stability and stabilization of switched systems under mixed time/event triggering mechanism; robust stability and robust performance of switched systems under mixed time/event triggering mechanism; analysis and optimization design of switched systems under mixed triggering in nonideal network environment.

切换系统可以描述和分析许多实际的被控对象，具有广泛的工程应用背景。与此同时，事件触发控制能够克服网络环境下周期采样的时间触发控制对网络资源的浪费。因此深入研究时间/事件混合触发机制下切换系统的各种理论问题具有重要的指导意义和实际应用价值。本项目将揭示时间触发与事件触发这两种不同的触发机制与系统动力学行为之间的内在联系，在此基础上进行切换信号、触发条件与控制信号的协调设计，实现闭环系统的稳定和性能指标。具体包括：时间/事件混合触发作用下切换系统的稳定与镇定；时间/事件混合触发机制下切换系统的鲁棒稳定与鲁棒性能；非理想网络环境下混合触发切换系统的分析与优化设计。

切换系统可以描述和分析许多实际的被控对象，具有广泛的工程背景。事件触发控制能够提升网络资源的利用率。因此深入研究时间/事件混合触发机制下切换系统具有重要的指导意义和应用价值。本项目主要对以下研究内容做了深入探讨：首先分析触发条件作用下的系统可达集，进而刻画触发参数对可达集大小的影响。在此基础上，从基于时间的停留时间触发和基于状态的事件触发两个角度研究系统的稳定和镇定问题，给出实现上述目标的停留时间和切换律协同设计方案。为了进一步提高网络传输的效率，将量化反馈与事件触发相结合，并同时考虑网络丢包、延迟对系统的不利影响，建立时间/事件触发切换系统在复杂网络环境下的设计策略。重要结果包括：研究了基于事件触发的状态相关切换律设计问题，所设计的切换律仅需计算域函数的最大值。进一步研究了执行器饱和切换系统的事件触发控制，在吸引域基本保持不变的情况下实现闭环系统稳定的触发次数远小于时间触发。采用事件触发切换策略研究具有外部扰动的切换系统的L2/L∞增益问题。针对控制器和传感器在不同位置的网络化切换系统设计了动态输出反馈的事件触发策略，实现闭环系统的全局渐近稳定。根据量化器参数设计事件触发机制，对包含未知扰动的离散切换系统进行了可达集估计。针对同时包含连续子系统和离散子系统的切换系统，采用周期触发的思想设计了事件触发机制，给出了闭环系统指数稳定的判据。针对带有外部扰动的切换系统，设计了基于事件触发模态相关的切换律，保证扰动到调节信号的L2性能。考虑传感器和控制器的输出异步传输的情况，设计了两个独立的事件触发策略。针对基于输出的主从混沌系统，分别设计基于静态编码器、有记忆二值编码器以及混合编码器结构的事件触发控制策略。研究基于输出误差的混沌系统主从同步问题，设计了基于动态量化器参数的事件触发控制方案。针对丢包的不可预知性，设计基于参考输入及迟滞量化器的主动事件触发控制策略。