Currently, the research on switched systems is mainly based on an assumption, i.e., the measurement data, control data and the switching signals between the controlled objective and the controller are real-time and accurate, which has serious limitations. From the industrial networked application point of view, this project is concerned on the stabilization problem for discrete time switched singular time-delay systems subject to three kinds of typical communication constraints. The communication constraints considered here include information transmission delays, stochastic packet losses and limited channel capacity (including dynamic quantization and data bit rate). The content of this project mainly include: figuring out fundamental difficulties that the communication constraints bring upon to the synthesis of underlying systems; designing of time-dependent switching laws and mode-dependent controllers; establishing quantitative relations among system parameters and performances, and characteristic parameters characterizing the switching laws, delays, data packet losses, quantization and data rates; revealing the characteristics and operation mechanisms of switched singular time-delay systems in complex network environment; applying the obtained theoretical results to wireless network based remote speed tuning of direct motor under multiple load conditions. This project aims to provide new theoretical approach and basis for effective and reliable applying the switched systems to complex networked engineering systems.
目前对切换系统的研究大都基于一个假设,即测量、控制数据以及切换信号在被控对象和控制器之间的传输是实时精确的,这具有很大的局限性。本项目以离散时间切换奇异时滞系统为研究对象,从实际网络化应用角度出发,对其在信息传输时延、数据随机丢包以及信道传输容量限制(包括动态量化及数据位速率约束)三类典型通信约束情形下的切换镇定问题进行研究。主要研究内容包括:分析并指出各种通信约束给系统设计所带来的根本困难,设计时间依赖型切换律和模态依赖控制器,建立切换律、时延、丢包、量化以及数据率约束特征参数与系统参数和闭环性能间的定量关系,揭示切换奇异时滞系统在复杂网络工业环境中的特性及运行机制,以基于无线网络的多负载点下直流电动机远程调速控制作为实例验证得到的理论成果。本项目旨在为复杂网络化工业环境中高效、可靠地应用切换控制系统提供新的理论方法与依据。
具有通信约束的切换奇异时滞控制系统的研究是具有广泛实际应用前景的难点问题。 由于通信约束、模态切换、时滞和代数约束并存并且相互耦合,以及奇异系统特有的正则、脉冲消除(连续系统)或因果性(离散系统)以及初始值相容性,导致现有正常状态空间切换系统和奇异时滞系统的研究方法很难直接应用于切换奇异时滞控制系统。本项目考虑信息传输时延、数据随机丢包以及信道传输容量限制(数据传输位速率约束)三类典型通信约束,基于多lyapunov函数方法、时滞系统理论和矩阵代数,深入研究了离散时间切换奇异系统镇定和观测问题,主要研究内容包括:具有测量时延和模态切换时延的离散切换奇异时滞系统反馈镇定、输出测量随机丢失的离散切换奇异时滞系统状态和输入同时估计、具有未知输入的离散切换奇异时滞系统状态及状态函数观测器设计以及信道数据位速率约束下基于编码–解码的离散切换奇异系统反馈镇定。研究建立了切换律、时延、丢包、数据传输位速率和闭环系统性能间的定量关系。进一步,将研究结果应用到直流电机多负载点远程网络化调速系统设计和非线性化工过程控制。开发了基于Wifi的直流电机网络化调速实验平台,并进行了大量实验验证。本项目得到的理论结果为离散切换奇异系统研究提供了新的分析和设计方法,发展并完善了切换系统理论,其结果为解决网络环境下直流电机调速和非线性化工过程控制提供了有效的解决方案。
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数据更新时间:2023-05-31
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