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题目:基于事件驱动控制的扰动抑制问题研究

关键词:扰动抑制;事件驱动控制;不确定性;滤波器;协同设计

  摘要


   传统的数字控制系统一般采用时间驱动控制,以固定的时间周期进行信号的采样和控制率的更新,继而通过执行器引发控制,这具有很大的保守性。为降低时间驱动控制的保守性并降低信号传输和控制器计算的成本,人们提出了事件驱动控制。

   事件驱动控制只在相应的事件被触发时才进行信号的采样和控制率的更新,随着现代计算机控制系统越来越呈现复杂化、规模化以及网络化的趋势,事件驱动控制在节约资源、降低带宽负载等方面显示了较大的优势。

    在实际的工程实践中控制系统往往受到各式各样的外部扰动的影响,如何将外部扰动对系统稳定性以及运行品质的影响降到最低,一直是现代控制理论亟待解决的问题。目前关于扰动抑制已经发展出了很多套理论,而本文主要考虑外部扰动为能量有界而输出为峰值有界的Energy-to-Peak扰动抑制问题。本文利用Lyapunov方法并结合线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI),自由权矩阵等方法研究了基于事件驱动控制的Energy-to-Peak扰动抑制问题。主要内容如下:

对于带有能量有界的外部扰动的线性系统,给出闭环系统内稳定且满足相应的扰动抑制指标的充分条件及反馈增益矩阵的具体形式,在此基础上设计事件触发条件,使得系统在事件驱动控制下仍然满足相应的扰动抑制指标,并证明该方法不会使系统发生频繁采样现象;同时,本文将上述结论扩展到了系统矩阵带有参数不确定性的情形。

    对于带有能量有界的外部扰动的线性系统,在事件驱动控制的基础上,设计自触发控制序列,使得闭环系统在自触发情形下内稳定且满足相应的扰动抑制指标,并证明系统不发生频繁采样现象。

    对于带有能量有界的外部扰动的滤波器系统,将滤波器误差系统转换为时滞模型。在给定事件形式的条件下,给出了滤波器误差系统内稳定且满足相应的扰动抑制指标的充分条件;并在此充分条件的基础上,对事件的参数阈值和滤波器参数进行协同设计。

    文中分别对上述理论进行实例仿真,验证了理论的可行性。