离散时滞切换系统稳定性分析

对于一类子系统为离散时滞系统的切换系统,研究渐近稳定性条件和切换信号的选取方法．根据李亚普诺夫稳定性理论，推出以线性矩阵不等式表示的在任意切换信号作用下系统渐近稳定的两个充分性条件，在此基础上进一步给出了系统渐近稳定的凸组合条件和切换信号的选取方法．仿真实例验证了所设计的切换方案的有效性．     

切换对称组合系统的稳定性

首次提出了切换对称组合系统的概念, 研究了此类系统在任意切换下渐近稳定的条件, 同时分别利用多李雅普诺夫函数方法和单李雅普诺夫函数方法, 给出使切换对称组合系统渐近稳定的切换律, 利用切换对称组合系统的结构特点, 使其切换律的设计条件得到简化.     

切换系统的稳定性及镇定控制器设计

由稳定子系统构成的切换系统经无限次切换可能产生不稳定,本文利用李亚谱诺夫函 数法,给出了确保由微分方程和差分方程描述的切换系统渐近稳定的充分条件,在此基础上 给出了不受切换条件限制的,但能使切换系统渐近稳定的镇定控制器设计方法,该方法简单 且易实现,并以一个例子作了说明．     

一类带有时滞的不确定广义系统的切换渐近稳定性

研究了一类带有时滞的切换不确定广义系统的鲁棒渐近稳定问题. 利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)工具, 采用多Lyapunov函数技术, 在设定的切换律下, 得到切换不确定广义时滞系统鲁棒渐近稳定的时滞相关充分条件. 进一步, 建立了一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题, 利用Matlab软件中的LMI工具箱求解, 得到保证切换广义系统鲁棒渐近稳定的最大可允许时滞上界. 最后示例表明了该方法的有效性.     

基于观测器的切换模糊时滞系统的反馈控制

针对状态不可测的切换模糊时滞系统, 根据平行分布补偿算法(PDC), 设计了切换模糊观测器和反馈控制器, 应用共同Lyapunov函数方法使观测误差系统在任意切换下渐近稳定, 应用多Lyapunov函数方法, 使系统状态在设计切换律下渐近稳定, 并给出了时滞相关的切换模糊系统渐近稳定的矩阵不等式条件. 仿真结果表明结论的有效性.     

线性切换系统经周期切换渐近稳定性研究

研究一类含有两个子系统的线性切换系统经周期切换渐近稳定问题.首先给出了特殊周期切换,即等时切换下线性切换系统渐近稳定的充要条件;然后将所得结论进行了推广,使之适合于一般的周期切换情形,并结合自适应思想提出了实现系统周期切换的方法,使之能应用于工程实际.特别指出,一个系统可经切换达到二次稳定的充要条件是该系统可经周期切换渐近稳定.对于一类线性切换系统,采用周期切换可使切换信号的设计变得相对简单.仿真结果表明了所提出的方法简洁而有效.     

基于LMI的不确定切换系统极点配置

研究了一类不确定线性切换系统基干状态反馈的援点配置和LMI方法问题。此类切换系统不仅具有未知但有界的结构不确定性,而且具有外部扰动。利用公共Lyapunov函数,得到一稳定切换控制策略来保证:(1)备线性子系统的特征值位于左半复平面的选定圆内,(2)最小化闭环切换系统的扰动衰减水平。在各子系统不稳定的前提下,设计切换系统的状态反馈控制器,使得在任意切换策略下系统的闭环极点配置在左半复平面,且具有良好的扰动衰减水平,系统渐近稳定。得到了切换系统可状态反馈镇定的充分条件,然后用易于求解的线性矩阵不等式形式表示出结果;最后通过仿真验证所设计的切换系统在状态反馈控制器下渐近稳定,且具有良好的投点配置和最小γ衰减水平。     

具有状态时滞的离散时间切换系统的H∞ 滤波器设计: 依赖状态的切换方法

讨论一类时滞离散时间切换系统的H∞滤波器的设计问题.首先,当所有子系统都稳定时,基于切换Lyapunov函数和Finsler引理,得到了滤波误差系统渐近稳定且具有指定的H∞性能指标的充分条件,即使切换系统的每个子系统均不稳定,通过利用多Lyapunov函数方法和依赖状态的切换技术仍能保证切换系统稳定;然后,设计了H∞滤波器,并得到滤波误差系统满足指定的H∞性能指标的充分条件;最后,通过数值算例验证了所提出方法的有效性.     

不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

讨论了一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题．首先,基于多Lyapunov函数方法,设计状态反馈控制器以及切换律,使得对于所有允许的不确定性．相应的闭环系统渐近稳定又具有指定的L2-增益．该问题可解的充分条件以一组含有纯量函数的偏微分不等式形式给出,此偏微分不等式较一般Hamilton-Jacobi不等式更具可解性．所提出的方法不要求任何一个子系统渐近稳定．接着作为应用,借助混杂状态反馈策略讨论了非切换不确定非线性系统的鲁棒H∞控制问题．最后通过一个简单例子说明了控制设计方法的可行性．     

一类切换系统极限环的反馈镇定研究

利用多Lyapunov函数法讨论一类切换系统极限环的反馈镇定问题．首先给出切换系统极限环的有界状态反馈、有界输出反馈以及动态反馈镇定定理;然后利用Jurdjevic—Quinn方法给出反馈控制器的具体形式,并证明了在给定反馈控制器的作用下,切换系统的极限环渐近稳定．仿真例子验证了结论的正确性．     

一类多输入级联非线性切换系统的全局镇定

研究一类带有部分线性系统的多输入级联非线性切换系统的全局镇定问题. 首先, 给出保证线性部分有一致规范型的充分条件. 其次, 利用一致规范型及其零动态的共同二次Lyapunov函数设计状态反馈使得线性部分在任意切换律下镇定. 最后, 通过构造共同Lyapunov函数能实现闭环系统在任意切换律下的全局渐近稳定性.     

切换状态反馈控制系统的稳定性分析

研究了一类切换控制系统的稳定性分析问题,切换控制器由多个线性状态反馈控制器组成。运用Lyapunov方法得出了稳定性的时域判据,通过求解一个线性矩阵不等式的方法分析切换控制系统的稳定性,利用KYP引理得到了等价的频域判据;并且研究了一类含有参数不确定性的切换控制系统的鲁棒稳定性分析问题,给出了稳定性时域判据和频域判据。稳定性分析的主要结果是基于公共二次Lyapunov函数的,适用于切换系统任意切换的情形,该方法在工程实例中的应用表明了其有效性。     

离散线性切换系统的一致有限时间稳定分析和反馈控制及其在网络控制系统中的应用

研究了一类离散线性切换系统的一致有限时间稳定性分析和反馈镇定．基于线性矩阵不等式技术,给出了在任意切换信号作用下,离散线性切换系统有限时间稳定和有限时间有界的充分条件,并给出了离散线性切换控制系统一致有限时间状态反馈控制器的设计方法．将上述分析结果应用于一类丢包有界的网络控制系统,得到了保证其有限时间稳定的反馈控制器．最后,通过两个数值仿真例子验证了所提方法的有效性．     

Decentralised output-feedback control design for switched fuzzy large-scale systems

This paper investigates the output-feedback control design problem for a class of switched Takagi–Sugeno fuzzy large-scale systems with non-measurable premise variables. The considered fuzzy large-scale systems consist of several interconnected subsystems with different switching modes and there exists the asynchronous switching between the system switching modes and the controller switching modes. A decentralised state observer is proposed to estimate the unmeasured states, and a new output-feedback decentralised control scheme is developed by using the state observers and the switching functions. Based on the theory of Lyapunov stability and average dwell-time methods, the sufficient conditions of ensuring the switched control system stability are proposed and proved, which are formulated in the form of linear matrix inequalities. An applicable example is provided to show the effectiveness of the obtained theoretical results.     

Controllability and stabilizability of switched linear-systems

In this paper, we study the conjecture made in (IEEE Trans. Automat. Control 47 (8) (2002) 1401) concerning the existence of basic switching sequence for switched systems, and give it an affirmative answer and a construction method. This paper proves that for switched linear system, there exists a switching sequence such that the controllable state set of this switching sequence is equal to the controllable state set of the system. Hence, the controllability can be realized by using only one switching sequence. Then, the result is extended to the systems with time-delay in controls. Furthermore, we define the stabilizability of switched linear systems, and based on certain transformation of state coordinate, we give a necessary and sufficient condition for the stabilizability. Two examples are presented to illustrate the obtained results.     

Optimal control of discrete-time bilinear systems with applications to switched linear stochastic systems

This paper aims at characterizing the most destabilizing switching law for discrete-time switched systems governed by a set of bounded linear operators. The switched system is embedded in a special class of discrete-time bilinear control systems. This allows us to apply the variational approach to the bilinear control system associated with a Mayer-type optimal control problem, and a second-order necessary optimality condition is derived. Optimal equivalence between the bilinear system and the switched system is analyzed, which shows that any optimal control law can be equivalently expressed as a switching law. This specific switching law is most unstable for the switched system, and thus can be used to determine stability under arbitrary switching. Based on the second-order moment of the state, the proposed approach is applied to analyze uniform mean-square stability of discrete-time switched linear stochastic systems. Numerical simulations are presented to verify the usefulness of the theoretic results.     

Conditions for stabilizability of linear switched systems

This paper investigates some conditions that can provide stabilizability for linear switched systems with polytopic uncertainties via their closed loop linear quadratic state feedback regulator. The closed loop switched systems can stabilize unstable open loop systems or stable open loop systems but in which there is no solution for a common Lyapunov matrix. For continuous time switched linear systems, we show that if there exists solution in an associated Riccati equation for the closed loop systems sharing one common Lyapunov matrix, the switched linear systems are stable. For the discrete time switched systems, we derive a Linear Matrix Inequality (LMI) to calculate a common Lyapunov matrix and solution for the stable closed loop feedback systems. These closed loop linear quadratic state feedback regulators guarantee the global asymptotical stability for any switched linear systems with any switching signal sequence.     

基于切换频度的马尔科夫网络控制系统均方指数镇定

针对一类马尔科夫网络控制系统(Networked control system, NCS),研究了其均方指数镇定问题. 首先将网络控制系统建模为离散时间切换系统,子系统间的切换过程由一个转移概率矩阵已知的马尔科夫链描述, 并给出了子系统间切换频度的范围;进而基于随机过程理论和切换系统稳定性理论, 利用状态反馈实现了网络控制系统均方指数镇定,状态反馈控制律可通过求解一组线性矩阵不等式获得. 最后通过数值仿真例子验证了本文方法的有效性.     

Reachability analysis of switched linear discrete singular systems

This paper studies the reachability problem of the switched linear discrete singular （SLDS） systems. Under the condition that all subsystems are regular, the reachability of the SLDS systems is characterized based on a peculiar repeatedly introduced switching sequence. The necessary and sufficient conditions are obtained for the reachability of the SLDS systems.     

一类非线性离散切换系统基于观测器的指数镇定

对一类离散非线性切换系统, 考虑了基于观测器的指数镇定问题. 借助微分中值定理(DMVT), 将非线性切换系统转化为线性参数(LPV)切换系统. 当状态变量不完全可获得时, 基于多Lyapunov函数方法, 给出系统在基于观测器的输出反馈控制器下指数镇定的充分条件. 所设计的滞后切换规则能够避免产生滑动模态. 并且将结果推广到系统方程含有不确定性的情况. 最后, 仿真例子说明了设计方法的有效性.