基于预估器反馈的时滞控制系统的输入时滞补偿

Time-delay systems have received more and more attention due to their great importance in both theory and practice. In addition, a time-delay system is essentially an infinite-dimensional system, which makes the theoretical analysis and synthesis very complex and challenging. The existence of time-delay usually deteriorate to the performance (such as stability) of control systems, The negative “passive tolerance” (large) time-delay control method can no longer satisfy the performance requirements, and is replaced by the positive “active compensation” control method. Based on our preliminary results on this problem, this project will deeply study a novel problem of compensating only input delays for control systems with both state and input delays. Since the traditional predictor feedback method has essential difficulties (if not applicable) to solve the input delay compensation problem for systems with both state and input delays, we will establish two input delay compensation approaches, namely, pseudo-predictor feedback and sequential-predictor feedback, such that the input delay can be completely/partially compensated, and to eliminate or reduce the adverse effects of time-delay on control systems and improve the control performance of the time-delay control systems. Finally, the proposed input delay compensation approaches will be applied to the control and analysis of time-delay multi-agent systems, and it is expected to be useful for engineering practice.

时滞系统由于具有重要的理论和工程应用研究价值，受到了越来越多的重视。另外，时滞系统理论上属于无穷维系统，使得其理论研究变得十分复杂和具有挑战性。时滞的存在往往对控制系统的性能（如稳定性）产生不利的影响，消极的“被动容忍”（较大）时滞的控制方法已不能满足对控制系统性能的要求，取而代之的是积极的“主动补偿”控制方法。本项目将在前期的研究基础上，针对既有状态又有输入时滞的控制系统，深入研究仅对其输入时滞进行补偿的问题。由于传统的预估器反馈方法在解决既有状态又有输入时滞的控制系统的输入时滞补偿问题上不在适用或者存在一定的困难，本项目将建立伪预估器反馈和序贯预估器反馈两种预估器反馈方法，实现对输入时滞进行完全/部分补偿，以消除或者降低时滞对控制系统的不利影响，提高时滞控制系统的控制性能。最后，将所建立的输入时滞补偿方法用于时滞多智能体系统的控制与分析，期望对工程实践有推广价值。

时滞系统由于可以描述大量的实际工程控制系统，具有重要的工程应用价值。另一方面，时滞的存在往往影响大量的控制系统性能（例如稳定性）。在时滞较大的情况下，时滞成为控制系统在分析和设计时必须考虑的因素。故研究如何实现对时滞进行补偿或者将时滞减小到不影响系统控制性能的合理区间内具有重要的理论和现实意义。本项目针对既有状态时滞又有输入时滞的中立型线性时滞系统，通过建立基于序贯预估器的反馈方法预测未来的状态，实现了对输入时滞进行补偿；针对既有状态时滞又有输入时滞的多智能体系统，提出了基于伪预估器的状态反馈一致性协议、基于全维观测器的伪预估器反馈一致性协议和基于降维观测器的伪预估器反馈一致性协议，使得输入时滞得到补偿；针对具有多重分布式输入时滞的控制系统，建立了截断伪预估器反馈方法。此外，项目还针对社会网络上观点动力学分析与应用问题展开了研究。最后，项目将理论成果成功地应用于时滞多智能体系统分析与控制之中。对工程实践具有一定的推广价值。..在本项目的资助下，负责人发表标注本项目资助的SCI和EI检索论文15篇（第一作者论文10篇），其中以第一作者在IEEE Transactions on Control of Network Systems、IEEE Transactions on Computational Social Systems和IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica等期刊上发表SCI检索论文7篇；以第一作者在控制领域的国内权威EI期刊《自动化学报》上发表论文3篇。在项目的研究期间，负责人入选湖北省“楚天学者计划”楚天学子（青年学者），获批“中国博士后基金特别资助项目”。