网络控制系统的耗散性分析与综合

Networked control system (NCS) has become one of the hot topics in the field of international researches on complex system control. Although both netwoked control theory and dissipativity theory have obtained many achievements, there are few reports in the international literatures on the dissipativity analysis and synthesis for NCSs. Aiming at the NCSs in which the controlled objects are singular systems, singularly perturbed systems and chaotic systems, respectively, and sensors, actuators connect with controller via the communation network, in this project we investigate the problems of stability analysis and dissipative controller design for the NCSs with network induced time delay, packet dropout and quantization, and propose the fundamental theory and methodology for the stability analysis and dissipative controller design of NCSs in the framework of the dissipativity, which will further enrich fundamental theory and method for the networked control, and provide the theoretical and technical support for the new type of networked and remote control systems.

网络控制系统是国际复杂系统控制领域的前沿研究热点之一。尽管网络控制理论与耗散性理论现在都已取得了许多研究成果，但网络控制系统的耗散性分析与综合方面的研究成果在国内外核心期刊上还鲜有明确的报告。本项目拟分别针对受控对象是奇异系统、奇异摄动系统、混沌系统且传感器和执行器都通过通讯网络与控制器相连的网络控制系统，研究系统在网络诱导时滞、数据包丢失、量化的情况下的稳定性分析和耗散控制器设计问题，建立耗散性框架下网络控制系统的稳定性能分析与耗散控制器设计的基本理论和基本方法体系，进一步丰富网络控制问题的基本理论和基本方法，为建立网络化和远程化的新型控制系统提供理论和技术上的支撑。

耗散性和作为其特例的稳定性和无源性广泛存在于系统控制领域，稳定是系统能够正常运行的必要前提条件。尽管网络控制理论与耗散性理论现在都已取得了许多研究成果，但网络控制系统的耗散性分析与综合方面的研究成果还鲜有明确的报告。我们主要在混沌系统在信息约束下的耗散同步、混沌系统基于带有时变时滞的动态输出反馈的主从同步、带有扰动估计的混沌系统的改进函数投影滞后同步、二阶混沌系统基于改进终端滑模控制的投影滞后同步、带有采样数据的时滞混沌Lur'e系统的指数同步、带有未知扰动的混沌Lur'e系统的耗散滞后同步、带有时变时滞的耦合神经网络的同步、带有切换拓扑和时变时滞的多智能体系统的平均一致等方面进行了深入研究, 给出了在有传输诱导时滞、数据包丢失和量化量测的条件下混沌系统的耗散量化控制器的设计方法，解决了混沌同步的时变动态输出反馈控制器的设计问题；基于SMC和DOBC技术给出了混沌系统改进函数投影滞后同步的充分条件；利用可微奇函数构造了一个改进终端滑模曲面并给出了二阶混沌系统投影滞后同步的充分条件；提出了时滞混沌Lur'e系统新的时滞相关指数同步判据并设计了相应的采样数据控制器；建立了带有未知外部扰动的混沌Lur'e系统耗散滞后同步的耗散滑模控制律；得到了带有时变时滞的耦合神经网络的时滞相关的同步判据；给出了带有时变时滞和切换拓扑的多智能体系统的时滞相关的平均一致性判据。这些研究成果具有重要的理论意义和应用价值，进一步丰富了网络控制系统的基本理论和基本方法。在本项目的资助下已发表研究论文21篇, 其中SCI收录10篇，EI收录论文12篇次，CSCD/核心期刊论文1篇。