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跳变系统是一类非常重要的混杂系统,通常被用来描述子系统间存在随机切换的动态系统,例如太阳能温控系统、零部件突然损坏的动力系统、执行拦截飞行目标任务的动态系统等。与非混杂系统相比,该类系统内部存在的连续、离散动态的相互作用,尤其是跳变过程不可量测时,系统的不确定性和子系统的间断性给动态系统的研究带来了许多实质性的困难。
本文讨论了马氏跳变过程不可量测时,线性马氏跳变系统(LMJS)在采样(SD)适应控制下的镇定及优化问题,并特别分析了采样步长对系统线性二次(LQ)性能的影响。另外,本文基于性能偏差最小二乘(CBLS)法,针对一类参数未知的随机线性系统,给出了其LQ最优采样适应控制。
本文的主要内容如下:
1.第二章研究了带有未知马氏跳变参数且不受随机噪声干扰的LMJS的LQ采样适应控制问题。利用最小匹配误差估计法(LMEE)估计未知参数,进而利用与估计参数同佯步长的采样数据设计采样控制。在系统随机能稳及各子系统能观的条件下,证明了当采样步长足够小的时候,采样适应控制关于LQ指标函数是次优的。
2.第三章研究了参数未知且具有高斯噪声干扰的LMJS的LQ采样适应控制问题。利用LMEE估计参数,利用必然等价原则和随机LQ最优控制构造采样适应控制。分析发现,对于此类采样适应控制,如果使用相同步长的采样数据估计未知参数、设计反馈控制,则很难得到好的控制指标。因此,提出了双步长法设计采样适应控制,即采用较大的步长估计未知参数,称之为辨识步长;采用尽量小的步长设计反馈控制,称之为控制步长。在系统随机能稳及各子系统能观的条件下,证明了双步长采样适应控制下闭环系统的稳定性,指出辨识步长是决定系统性能指标的关键。在给定辨识步长的条件下,控制步长的减小有助于改善系统的性能指标,但很难达到最优或次优,只能使系统在采样适应控制下的LQ指标值和传统LQ最优控制下的指标值之间差的上界渐近趋于某个依赖于辨识步长和跳变参数集的常数。
3.第四章研究了带有未知参数和未知扰动的随机线性连续时间系统在采样适应控制下的LQ最优问题。当仅有采样时刻的信息可得而且系统的未知参数属于一个有限集时,本章给出了CBLS参数估计方法,采样适应控制的设计方法,以及系统参数收敛的充分条件,并进一步证明了当采样步长足够小时,本章所给的采样控制是离散系统(即原连续系统相应的离散化系统)的LQ最优控制,是参数和状态信息完全已知情形下连续系统的LQ次优控制。