性能相关事件驱动间歇控制系统分析与综合及鲁棒性设计

This project investigates the problem of system analysis and synthesis for the event-driven intermittent control system and its robust design by considering the relationship among the event-trigger mechanism and system stability, control costs and system performance and robustness. Firstly, for given trigger mechanism, the method of system stability analysis and stabilization controller design for event-driven intermittent control systems is derived. Then, a type of performance- dependent event trigger mechanism based on integrated control target is built and the intermittent controller design method based on the built mechanism is proposed by analyzing the relationship among the event trigger mechanism of the event-driven intermittent controller, the system control costs and the system performance. Meanwhile, the robustness analysis and design method based on integrated control target is established for the intermittent control system with both model uncertainties and external disturbances uncertainties. Finally, the problem of intermittent controller design based on performance-dependent event trigger mechanism for systems with time-delay is studied by deriving the new integral inequalities based on free-weighting matrices. The results of this project will provide an effective and practical method for the system analysis and design of intermittent control systems. Therefore, the intermittent control systems will be controlled effectively at the basis of ensuring the stability, control performance, control costs and robustness.

本项目针对事件驱动间歇控制系统，通过将事件触发机制与系统稳定性、系统控制成本、系统性能以及系统鲁棒性综合考虑，研究系统的分析与综合以及鲁棒性设计问题。首先在给定触发机制下，建立事件驱动间歇控制系统稳定性分析与镇定控制器设计方法；然后通过分析事件驱动间歇控制器的事件触发机制与系统控制成本和系统性能之间的关系，建立一种基于综合控制目标的性能相关事件触发机制，提出在性能相关事件触发机制下间歇控制器设计方法；同时，通过综合考虑同时具有模型不确定性和外部干扰不确定性的间歇控制系统，建立基于综合控制目标的事件驱动间歇控制系统鲁棒性分析和设计方法；最后，通过建立基于自由权矩阵的新型积分不等式，研究在性能相关事件触发机制下时滞间歇控制器设计方法。研究成果将在保证控制系统的稳定性、控制性能、控制成本和鲁棒性的基础上，实现对间歇控制系统的有效控制，为间歇控制系统分析与设计提供一种有效和实用的新方法。

间歇控制介于连续反馈控制与脉冲反馈控制两类极端控制之间，拥有它们的综合优点，又能弥补各自的不足，可在降低控制成本的前提下达到理想的控制效果。本项目针对事件驱动间歇控制系统，通过将事件触发机制与系统稳定性、系统控制成本、系统性能以及系统鲁棒性综合考虑，研究系统的分析与综合以及鲁棒性设计问题。.首先，提出了间歇控制系统稳定性分析与镇定控制器设计的分段Lyapunov函数方法，建立了基于状态观测器的事件驱动间歇控制系统分析与输出反馈镇定控制器设计方法。然后，提出了一种状态依赖间歇控制的事件驱动控制思想，建立了状态依赖间歇控制系统的数学描述，获得了状态依赖间歇控制系统的渐近稳定性分析准则以及状态依赖间歇控制器设计方法。随后，针对具有外部扰动的时变时滞间歇系统，建立了基于自由矩阵积分不等式的可调参数Lyapunov-Krasovskii泛函方法，实现了基于事件驱动的不确定性间歇控制系统分析与设计。接着，建立了改进的逆凸矩阵不等式和基于自由矩阵积分不等式的有限和不等式，实现了连续时间和离散时间时变时滞系统的稳定性分析。最后，针对时变时滞周期间歇控制系统，建立了基于可调参数Lyapunov-Krasovskii泛函的间歇状态反馈指数镇定控制器设计方法。.在项目执行期内，项目组发表学术论文55篇，其中SCI收录42篇，发表论文被引用757次，先后6篇论文入选ESI高被引论文。获湖南省自然科学三等奖，培养研究生5人，4人次获研究生国家奖学金。项目负责人入选中组部国家万人计划领军人才，多次入选科睿唯安全球高被引科学家和爱思唯尔中国高被引学者。