基于变结构方法的网络化系统的鲁棒设计研究

鉴于网络控制系统在航空航天、智能交通控制、工业过程控制、多机器人控制等诸多领域有着普遍应用，网络控制系统的分析与设计研究成为了近年来控制理论和控制工程领域备受关注的研究课题。本项目针对受控对象是随机系统(包括由T-S模糊随机模型表示的非线性随机系统)、传感器和执行器都经过通信网络与控制器相连的网络控制系统，研究其在网络延时、丢包和量化等网络限制因素的影响下的鲁棒变结构控制器设计问题，获得适应网络延时、丢包以及量化误差的鲁棒变结构控制器设计方法体系。研究内容包括: 研究分别以It?型线性随机系统、含状态时滞和非线性扰动的It?型随机系统和由It?型T-S模糊随机模型表示的非线性随机系统为受控对象的网络控制系统在网络延时、丢包和量化等因素的影响下的鲁棒变结构控制器设计问题；研究最大允许的网络延时、最大允许的丢包概率以及量化误差等网络参数与网络控制系统的性能之间的权衡关系。

网络控制系统的重要应用包括交通网络、工业控制网络、多自主体的协调控制、传感器和执行器网络等。本项目研究了网络诱导时延、数据包丢失、量化、网络带宽受限、间歇性信息传输以及通信容量受限等因素影响下网络化系统的控制算法、状态估计算法及优化设计问题。主要研究内容包括：针对控制输入数据包存在随机丢失现象的特点，研究混沌系统的变结构同步控制策略；研究基于采样和量化信息的复杂动态网络的同步问题；建立了网络诱导时延和数据包丢失影响下具有一定普适意义的网络控制系统模型，如随机切换系统、混杂时滞系统、T-S 模糊切换系统、T-S 模糊马尔可夫跳变时滞系统等网络控制系统模型；基于Lyapunov稳定性理论和诸如随机系统、切换系统、时滞系统以及模糊系统等系统方法对网络控制系统的稳定性、鲁棒性以及扰动抑制等性能进行了分析，并设计了相应的控制策略和状态估计策略；针对网络带宽受限特点，研究了传感器网络中非线性离散时滞系统的分布式状态估计器和事件触发机制的联合设计策略； 针对间歇性信息传输的传感器网络，用切换系统模型描述分布式状态估计器，在平均驻留时间框架下获得了估计误差动态系统的指数稳定性条件和分布式状态估计器设计方法；利用线性奇异控制系统方法，给出了在信道容量受限和存在数据包随机丢失现象的情况下线性奇异系统的编码器和解码状态估计器以及基于编码器和解码-状态估计器的输出反馈控制器的设计方法。已发表论文35篇，其中SCI收录12篇，EI收录25篇。培养5名硕士研究生。