基于事件触发的网络化广义系统的性能分析和设计

Singular systems are the natural generalization of the normal systems, which can be viewed as a class of special systems with dynamic subsystems and algebraic subsystems. With the consideration of communication constraints and event-triggered mechanisms, this project is devoted to investigating the performance analysis, controller/filter design for the networked singular systems based on event-triggered mechanisms. By analyzing the characteristic of the singular systems and existing event-triggered mechanisms, some event-triggered mechanisms for the networked singular systems are designed, which are effective to both system performance analysis and controller/filter design. Then, the criteria for stability, robustness, controllability and observability can also be derived. Furthermore, the theoretical analysis for the relationships between parameters of network and event-triggered with the system performance is carried out, and the co-design approaches for event-triggered mechanisms and controller/filter are obtained. The object of this study has extensive practical application background, and the introduction of event-triggered mechanisms into the problem of networked control and filtering for singular systems can save network bandwidth and computing resources, therefore, this research is of great importance for the theoretical development and practical application of both singular systems and networked control systems.

广义系统是正常系统的自然推广，它可以看成是由动态子系统和代数约束子系统组成的一类特殊系统。本项目旨在综合考虑通信网络因素和事件触发机制，研究基于事件触发的网络化广义系统的性能分析与控制器、滤波器设计问题。通过对广义系统特性以及现有事件触发机制的深入研究，建立适合于广义系统性能分析与设计的事件触发机制，并获得其稳定性、鲁棒性、能控性以及能观性等性能的判据；从理论上分析通信网络不确定因素、事件触发参数与网络化广义系统性能之间的关系，给出事件触发机制与控制器、滤波器的联合设计方案。本项目以实际应用中广泛存在的广义系统为研究对象，将事件触发机制引入广义系统的网络化控制和滤波问题中，能够节省网络带宽和计算资源，所得的研究结果对广义系统以及网络控制系统的理论发展和实际应用都具有十分重要的意义。

广义系统是正常系统的自然推广, 它可以看成是由动态子系统和代数约束子系统组成的一类特殊系统, 具有广泛的应用. 本项目综合考虑通信网络因素和事件触发机制，对网络化系统、广义系统的控制、滤波、同步等问题开展了深入研究，取得了一系列具有创新性的研究成果. 主要成果包括：(1) 提出了切换信号与其事件触发传输采样切换信号相融合的技巧, 通过设计模态依赖的事件触发条件, 利用平均驻留时间方法解决了线性连续切换系统的事件触发H∞滤波问题; (2) 同时考虑通信受限所引起的信号量化和数据包丢失现象, 设计了基于系统测量输出的事件触发条件, 解决了通信受限情形下线性离散系统基于事件触发的H∞滤波问题; (3) 将事件触发机制引入非线性系统的网络化同步问题中, 利用输入时滞、Lyapunov泛函及扇形有界方法, 建立了基于事件触发量化采样信号的系统同步充分条件和量化采样同步控制器的设计方法; (4) 针对一类具有驱动器饱和受限的非线性离散广义系统, 基于饱和容许的反馈控制方法, 解决了闭环系统解的存在唯一性以及系统的集吸引不变分析问题. (5) 针对一类具有小摄动参数的非线性广义系统, 利用广义奇异摄动系统方法建立了滤波误差系统容许且满足给定的性能指标的充分条件, 给出了不依赖于小摄动参数的新的滤波器设计方法; (6) 针对网络化线性离散系统, 在数据包丢失情形下，提出了基于模型的事件触发量化控制策略, 给出了状态反馈控制器和事件触发参数的联合设计方法..在本项目的资助下发表EI收录研究论文10篇，其中SCI收录3篇。本项目研究工作综合考虑了信道容量受限的网络因素以及广义系统特性，取得的研究成果对事件触发控制和滤波以及网络化广义系统的发展具有重要的理论意义。