信息受限的网络化系统的镇定与控制

论文摘要

最近信息受限的控制问题引起大家广泛关注.当控制信号通过一个有限容量的传输信道时,由于带宽限制使得信息只能做到有限精度的传输.在此信道连接下的闭环系统的控制模型与以往的模型很不一样.此时,确定多大的信道容量能够达到控制目标的要求是这一类问题关心的重点.而且,如何合理的设计控制器和加密器来完成控制目标是解决这一类问题的关键.几乎所有这方面的研究工作都集中在正则受控系统.本文研究了一类信息受限的非线性离散系统的镇定和检测问题;两类信息受限的混沌同步问题和信息受限的奇摄动系统的镇定问题以及奇摄动网络化系统的模型控制.本文主要做了以下四个方面的工作:1.一类信息受限的非线性离散系统的镇定和检测问题;2.两类不同的信息受限的混沌同步问题;3.信息受限的奇摄动系统的镇定:4.奇摄动网络化系统的模型控制.第一.研究了一类非线性离散系统在信息受限下的镇定和检测问题.给出了为实现镇定目标而设计的编码器和解码一控制器以及对信道容量的要求.引入一个辅助系统解决了离散系统中极限无定义的困难,成功将[64]的工作推广到了离散情形.采用线性矩阵不等式的方法给出了该设计方案的一个充分条件.同时,在不考虑控制输入的情况下,得到了关于系统检测的结论.数值模拟说明所给方法的有效性.第二,研究了离散和连续混沌模型在信息受限下的同步问题.分别就两个具有相同结构但带有不同初值的离散和连续混沌模型,通过一个有限容量的信道相连时.具体给出了其能实现同步误差渐近趋于零的编码器和解码-控制器的设计以及对信道容量的要求.数值模拟说明了所给设计方法的有效性.第三,研究了线性奇摄动系统在信息受限下的镇定问题。给出了一种与小参数无关的加密器的设计和对信道容量的要求。给出了控制器需要满足的两种不同假设:特别,其中之一说明经典的组合控制仍然成立。利用矩阵的扰动性质和线性奇摄动系统的解耦结构,证明了主要结果。给出的例子说明了结果的有效性。最后,研究了奇摄动网络化系统的模型控制。利用线性奇摄动系统的解耦性质和矩阵扰动的的相关理论以及矩阵的拉普拉斯变换。我们得到了在小参数足够小时实现指数稳定的条件。并研究了具有短时延的奇摄动网络化系统的模型控制,探讨了其解的表达式和稳定性。给出的数值例子说明了结论的有效性。受最新的基于观测器的信息受限的混沌同步工作（[17]）的启发,本文研究了信息受限的混沌同步问题.这是同类问题中为数不多的工作。其次,本文第一次提出了奇摄动网络化控制的问题,并研究了信息受限的线性奇摄动网络化系统的镇定。同时讨论了相应的模型控制,成功地将在正则网络化系统中减少带宽限制行之有效的模型控制方法推广到奇摄动网络化系统中去。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 网络化控制系统及其研究现状
• 1.1.1 控制技术的发展
• 1.1.2 网络化控制系统
• 1.1.3 网络化控制的研究现状
• 1.2 信息传输率受限反馈控制的研究（Feedback control under data rate constraints）
• 1.3 本文的主要工作和章节安排
• 1.4 符号约定
• 1.5 带宽有限时的量化器和加密器
• 1.5.1 Liberzon的模型
• 1.5.2 Savkin的模型
• 1.5.3 两者模型的比较
• 1.6 数学准备
• At的算法'>1.6.1 矩阵指数e^At的算法
• 1.6.2 矩阵分析中的若干结论
• 1.6.3 关于线性奇摄动系统的若干结论
• 1.6.4 关于线性奇摄动控制系统的若干结论
• 第二章 传输受限的非线性离散系统的镇定
• 2.1 问题描述及预备知识
• 2.2 主要结果
• 2.3 数值例子
• 2.4 结束语
• 2.5 主要结果的证明
• 第三章 传输受限的离散混沌系统的同步
• 3.1 问题描述
• 3.2 加密方式
• 3.3 主要结果
• 3.4 数值例子
• 3.5 结束语
• 第四章 传输受限的连续混沌系统的同步
• 4.1 问题描述
• 4.2 加密方式
• 4.3 主要结果
• 4.4 数值例子
• 4.5 结束语
• 第五章 传输受限的奇摄动控制系统的镇定
• 5.1 预备知识
• 5.2 问题描述
• 5.3 主要结果
• 5.4 数值例子
• 5.5 结束语
• 5.6 主要结果的证明
• 第六章 奇摄动网络化系统的模型控制
• 6.1 预备知识
• 6.1.1 数学准备
• 6.1.2 已有结论
• 6.2 问题描述
• 6.3 主要结果
• 6.4 数值例子
• 6.5 结束语
• 第七章 带有时延的奇摄动网络化系统的模型控制
• 7.1 问题描述
• 7.2 主要结果
• 7.3 数值例子
• 7.4 结束语
• 7.5 主要结论的证明
• 第八章 总结与展望
• 8.6 总结
• 8.7 未来研究的展望
• 参考文献
• 论文目录
• 致谢