事件触发切换系统的有限时间稳定性分析、控制及其应用

Contents of the research: This project aims to develop a relatively complete finite-time stability theory for event-triggered switched systems, design proper event-triggered conditions and switching signals and establish the corresponding finite-time stability criteria. In this way, an efficient research route will be provided for the finite-time stability analysis and control for the complicated event-triggered switched control systems. It mainly includes the following parts: finite-time stability analysis and control of the event-triggered linear time-invariant and linear time-varying switched systems; introducing the reasonable input-to-state finite-time stability concepts for general nonlinear switched systems and establishing the small-gain theorem for cascade nonlinear switched systems, then studying the finite-time stability theory for some classes of nonlinear switched systems; finite-time stability theory of the event-triggered networked switched systems with transmission time delay and data packet dropout; finite-time stability theory of event-triggered switched systems and its applications in DOBC anti-disturbance control...Significance of the research: The present study is of great importance in theory and practice. On the one hand, switched systems have broad applications in mechanical field, aerospace and other areas. On the other hand, event-triggered control plays an important role in saving limited communication resources in networked control systems and avoiding network congestion. What’s more, the finite-time stability theory of the event-triggered switched systems is remarkably complex and its study remains preliminary. Therefore, the study of the project is of great importance theoretically and practically.

研究内容：本项目计划建立一套相对完整的事件触发切换系统的有限时间稳定性理论。设计适当的事件触发条件和切换信号，建立切换系统的有限时间稳定性判据。为事件触发复杂切换系统的有限时间稳定性分析和控制提供有效的研究思路。主要内容包括：事件触发线性切换系统(含线性时变系统)的有限时间稳定性分析和控制；引入合理的输入状态有限时间稳定性概念，建立级联非线性切换系统的小增益定理，进而研究事件触发机制下若干类非线性切换系统的有限时间稳定性理论；具有传输时滞和丢包的网络化事件触发切换系统的有限时间稳定性理论；事件触发切换系统有限时间稳定性理论在基于干扰观测器的抗干扰控制中的应用。.研究意义：切换控制系统在机械及航空航天等领域中有着广泛的应用背景，事件触发控制对于节省有限的通信资源和避免网络拥塞很有意义，有关事件触发切换系统有限时间稳定性理论的研究尚处于初步阶段。因此，本课题的研究具有重要的理论意义和应用价值。

项目针对网络化切换系统有限时间稳定性分析及其控制中的若干基本问题，展开了深入的研究。建立了一套相对完整的事件触发切换系统的有限时间稳定性理论。具体包括：(1) 研究了带有异步切换的网络化切换系统的事件触发有限时间控制与滤波问题；设计了新型的事件触发机制、有限时间控制器和滤波器，保证了闭环系统的有限时间稳定性。(2) 针对网络化半Markov切换系统，建立了新的事件触发条件和系统有限时间随机稳定的一系列结果。(3) 针对带有时滞和丢包的脉冲切换系统，同时考虑其暂态特性和稳态特性，提出了新的事件触发机制和脉冲控制器设计方案。(4) 解决了通信约束作用下网络化切换系统的事件触发滑模控制问题，设计了新的网络传输协议。(5) 研究了含有多源干扰的网络化切换LPV系统，基于参数依赖的多不连续Lyapunov函数，在动态事件触发条件下，设计了新的混合切换律，解决了其有限时间H∞抗干扰控制和容错控制问题。..项目的研究工作完全按计划进行，取得了超出预期的研究结果，并通过实例仿真进行了验证。受该项目资助，共发表SCI论文102篇，其中包括在国际控制类著名期刊Automatica和IEEE汇刊上发表论文44篇；在International Journal of Robust and Nonlinear Control、Information Sciences、SCIENCE CHINA Information Sciences上发表论文16篇。26篇论文入选ESI高被引论文。在项目资助期间负责人入选山东省泰山学者工程，被聘为International Journal of Systems Science等7个国际期刊的编委，当选中国自动化学会控制理论专委会委员和技术过程的故障诊断与安全性专委会委员。培养山东省优青2人，博士后6人，博士(生) 5人，硕士(生)17人，其中获山东省优秀博士、硕士学位论文奖5项。基于该项目研究成果已获批2019年度山东省自然科学二等奖1项。