切换非线性系统的输出反馈周期事件触发控制

本文针对一类在任意切换信号作用下的切换非线性系统, 研究了其输出反馈周期事件触发控制问题. 所考 虑的非线性系统采用非严格反馈形式且含有未知时变控制系数. 在本文中, 仅利用采样时刻的系统输出. 为了估计 系统的不可量测的状态, 基于采样的系统输出构造了降维状态观测器. 为了减少通信资源的利用, 提出了一种新的 输出反馈周期事件触发策略, 该策略包含仅利用事件触发时刻的信息构造的输出反馈事件触发控制器以及仅在采 样时刻间歇性监测的离散事件触发机制. 通过选取可容许的采样周期及合适的公共Lyapunov函数, 证明了闭环系统 在任意切换下全局渐近稳定. 最后, 通过将本文中所给出的控制方案应用到数值算例中验证了其有效性.     

基于事件触发的Buck型DC-DC变换器有限时间控制

针对Buck型DC-DC变换器输出电压跟踪控制问题,提出了一种基于事件触发机制的有限时间控制方案。首先,将Buck变换器建模成一类反馈型非线性系统。然后,为能有效地避免通信资源的浪费,通过构造一种状态变换设计了一种事件触发机制;同时,利用反步法,设计了系统的状态反馈控制器,该控制器在事件触发时刻更新;然后,基于所设计的事件触发控制器,利用有限时间Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性,并证明了所设计的控制方案不会发生Zeno现象;最后,通过Buck变换器仿真实例验证了所提出的事件触发控制方案的有效性,仿真结果表明了在所设计的控制方案下,Buck型DC-DC变换器的输出在有限时间内可以达到期望值,同时还能减少通信资源的浪费。     

线性切换系统的采样数据输出调节问题

本文基于采样控制,解决了线性切换系统的输出调节问题.首先考虑了外部输入信号是常数的情况,给出了采样周期与平均驻留时间的关系.通过构造一类Lyapunov-Krasovskii泛函,使得闭环系统内部稳定且调节输出趋于零.其次考虑了外部输入信号是导数有界且时变的情况,给出了采样数据状态反馈控制器,并依据采样周期和平均驻留时间关系给出的切换条件得到了切换系统实用输出调节问题可解的充分条件.最后通过两个数值例子验证了方法的有效性.     

任意相对阶下非线性切换系统的事件触发漏斗控制

针对一类具有任意相对阶且带有部分非输入到状态稳定逆动态的非线性切换系统, 提出一种动态事件触 发漏斗跟踪控制方案. 首先, 引入一个虚拟输出将任意相对阶的非线性切换系统转换为相对阶为一的非线性切换系 统. 其次, 设计各子系统的事件触发漏斗控制器和切换的动态事件触发机制, 解决候选事件触发漏斗控制器和子系 统之间的异步切换问题, 所提方案消除已有文献中为所有子系统设计共同控制器带来的保守性. 在一类具有平均驻 留时间切换信号的作用下, 保证切换闭环系统的所有信号都是有界的, 且跟踪误差一直在预设的漏斗内演化, 并排 除采样中的奇诺现象. 最后, 一个仿真例子验证方案的实用性和有效性.     

基于平均驻留时间切换离散线性系统的降阶输出反馈控制

模型降阶作为简化大规模系统的重要工具,一直受到控制界的高度重视.另外,由于在H∞理论指导下所设计的控制器具有维数过高的特点,这将导致控制器的实现和维护受到限制.基于此本文提出了一种平均驻留时间切换离散线性系统降阶输出反馈控制方法.该方法由一个降阶的切换输出反馈控制器和一个对切换控制器在每个切换时刻的状态执行复位规则的监控器组成,该控制器对切换控制器在每个切换时刻的状态进行降阶控制.仿真结果验证了该方法的有效性.     

不确定非线性系统自适应动态事件触发输出反馈镇定

本文研究了一类不确定非线性系统的动态事件触发输出反馈镇定问题. 显著不同的是系统具有依赖于不可测状态的增长且增长率为输出的未知多项式. 尽管已有一些连续自适应控制器, 但需要巧妙融合非线性状态观测器、系统未知性的动态补偿以及非线性的抵御, 因此这些控制器具有一定的脆弱性, 不能平凡地拓展到不连续情形 (采样误差导致). 为此, 首先通过引入动态高增益和基于高增益的观测器来分别抵御未知增长率和重构系统不可测状态. 进而, 意识到静态事件触发机制的无效性, 通过引入动态事件触发机制, 成功设计出了事件触发输出反馈控制器, 确保了系统状态的全局有界性和收敛性. 数值仿真验证了所设计控制器的有效性.     

异步切换多智能体系统的协同输出调节

研究了一类控制器模态和系统模态不匹配的异步切换多智能体系统的输出调节问题.利用平均驻留时间和联合切换信号相结合的方法来处理由控制器与系统模态的切换存在时延引起的系统不稳定问题.提出一种基于输出反馈的切换控制策略,给出了异步切换多智能体输出调节问题可解的充分条件.最后,通过仿真实例验证结果的有效性.     

不确定非线性系统自适应动态事件触发输出反馈镇定（英文）

本文研究了一类不确定非线性系统的动态事件触发输出反馈镇定问题.显著不同的是系统具有依赖于不可测状态的增长且增长率为输出的未知多项式.尽管已有一些连续自适应控制器,但需要巧妙融合非线性状态观测器、系统未知性的动态补偿以及非线性的抵御,因此这些控制器具有一定的脆弱性,不能平凡地拓展到不连续情形(采样误差导致).为此,首先通过引入动态高增益和基于高增益的观测器来分别抵御未知增长率和重构系统不可测状态.进而,意识到静态事件触发机制的无效性,通过引入动态事件触发机制,成功设计出了事件触发输出反馈控制器,确保了系统状态的全局有界性和收敛性.数值仿真验证了所设计控制器的有效性.     

具有随机网络攻击的切换信息物理系统的事件触发控制（英文）

本文研究了随机网络攻击下切换信息物理系统的事件触发控制问题.将信息物理系统描述为一种切换线性系统形式.引入事件触发机制来节省系统资源和减轻网络负载,当误差超过给定阈值时传感器中的采样数据才通过通信网络传输到控制器中.考虑在传感器与控制器的通信网络中受到两种不同特征的随机网络攻击.在网络攻击和所设计的事件触发控制器下,建立了切换随机信息物理系统模型.利用模态依赖平均驻留时间方法构建了相应的切换信号.在设计的事件触发控制器和模态依赖平均驻留时间切换信号下实现了系统的均方指数稳定性,并给出了控制器增益.最后,通过实例验证了所得理论结果的有效性.     

一类离散时间切换线性系统的无差拍控制

研究一类带多控制器和多传感器离散时间线性系统的无差拍控制.对能控系统,通过适当的状态坐标变换获得系统矩阵的块三角结构,再设计状态反馈和周期切换策略使得状态反馈矩阵在有限周期内为零,从而保证闭环系统的无差拍稳定.进一步,对能观系统,设计具有有限时间精确估计的动态输出反馈,通过适当的周期切换策略实现闭环系统的无差拍稳定.最后,给出一个例子以验证所提设计方法的有效性.     

Switching event-triggered control of switched systems with actuator saturation

This paper focuses on switching event-triggered controller design for switched continuous-time systems with actuator saturation. First, we revisit the switching event-triggered sampled-data mechanism (ETSDM) to adapt it to the state feedback control of switched systems with actuator saturation. Then, by thinking of the ETSDM as a switching between periodic sampling and continuous ETSDM, constructing a switching multiple Lyapunov functions to give the analysis and design, and adopting the sector conditions to deal with the saturation, the sufficient conditions and the initial region ensuring the exponential stability of the switched system are proposed. Furthermore, the corresponding solvable conditions for the switching event-triggered controller and the triggering parameter matrices are established. Finally, a circuit example is given to illustrate the validity of the proposed results.     

Event-triggered finite-time dynamic output feedback control for switched affine systems with asynchronous switching

This paper investigates the event-triggered finite-time dynamic output feedback control for switched affine systems (SASs) with asynchronous switching. A key point of the study is to set up a dynamic output feedback switched affine controller together with an event-triggered mechanism (ETM). By using an average dwell time (ADT) approach and resorting to a controller-mode-dependent Lyapunov functional, the finite-time stability (FTS) performance is achieve for the closed-loop SASs. The system dynamics under the proposed ETM are fully discussed during the synchronous and asynchronous switching intervals. The existence of the lower bound on interevent intervals is discussed emphatically, which excludes the occurrence of Zeno behavior. Finally, an application example of the DC-DC converter is given to show effectiveness of the acquired control algorithm.     

Finite-time event-triggered extended dissipative control for discrete time switched linear systems

This paper considers the problem of finite-time event-triggered extended dissipative control for a class of discrete time switched linear systems. The proposed system is modeled as a discrete time switched linear system with an event-triggered control scheme. Under the event-triggered transmission schemes, we give some sufficient conditions to guarantee the finite-time extended dissipative performance of the closed-loop switched system in terms of linear matrix inequalities. Furthermore, the state feedback controller gains are proposed by solving a set of linear matrix inequalities. Finally, a numerical example is given to show the effectiveness of the proposed methods.     

Input-to-state practical stability analysis and controller design of switched affine systems: An observer-based approach

This paper addresses the problems of the input-to-state practical stability (ISPS) analysis and output feedback controller design for switched affine systems (SASs) subject to external disturbances. First, a switched affine observer is developed to estimate unmeasurable states. Then by combining the sampled-data control approach, a less conservative mode-dependent dynamic event-triggered mechanism (ETM) is established. The proposed dynamic ETM cannot only avoid Zeno behavior but also reduce the network transmission burden effectively. Further, based on time-dependent Lyapunov-Krasovskii functional and state-dependent switching laws, a set of feasible ISPS conditions are presented in the LMI forms by means of singular value decomposition. The designed switching law depends upon the sampled-data information of the estimated state and gets rid of the chattering phenomenon. Finally, an application example of the DC-DC flyback converter is given to verify the efficacy of the proposed algorithm.     

含执行器故障的切换非线性系统的事件触发自适应模糊容错控制

本文研究在平均驻留时间约束下,一类含有执行器故障的切换非线性系统输出反馈自适应模糊事件触发容错控制问题.首先,建立了一个模态依赖的状态观测器估计不可测量状态.利用模糊逻辑系统来逼近未知项.其次,构建自适应模糊容错事件触发控制方案能够节省网络资源和数据传输.然后,通过构造多Lyapunov函数和平均驻留时间法,证明闭环系统所有状态半全局一致最终有界的同时排除了Zeno现象.最后,通过数值仿真验证该方法的有效性.     

含执行器故障的切换非线性系统的事件触发自适应模糊容错控制

本文研究在平均驻留时间约束下,一类含有执行器故障的切换非线性系统输出反馈自适应模糊事件触发容错控制问题.首先,建立了一个模态依赖的状态观测器估计不可测量状态.利用模糊逻辑系统来逼近未知项.其次,构建自适应模糊容错事件触发控制方案能够节省网络资源和数据传输.然后,通过构造多Lyapunov函数和平均驻留时间法,证明闭环系统所有状态半全局一致最终有界的同时排除了Zeno现象.最后,通过数值仿真验证该方法的有效性.     

Incremental passivity and output regulation for switched nonlinear systems

This paper studies incremental passivity and global output regulation for switched nonlinear systems, whose subsystems are not required to be incrementally passive. A concept of incremental passivity for switched systems is put forward. First, a switched system is rendered incrementally passive by the design of a state-dependent switching law. Second, the feedback incremental passification is achieved by the design of a state-dependent switching law and a set of state feedback controllers. Finally, we show that once the incremental passivity for switched nonlinear systems is assured, the output regulation problem is solved by the design of global nonlinear regulator controllers comprising two components: the steady-state control and the linear output feedback stabilising controllers, even though the problem for none of subsystems is solvable. Two examples are presented to illustrate the effectiveness of the proposed approach.