【摘 要】
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半马尔可夫跳变系统作为典型的混杂网络控制系统,因其在模拟实际系统结构变化方面建模效果出色而备受关注。同时,通信网络的介入带来了网络迟延、带宽受限、网络攻击等问题。针对带宽受限,现有的网络化半马尔可夫跳变系统在利用事件触发机制时,并未充分考虑触发阈值的更新。针对网络攻击,半马尔可夫跳变系统中对于随机欺骗网络攻击等系统安全问题的研究还很少见,而关于网络化半马尔可夫跳变系统的事件触发耗散控制问题的研究还
【基金项目】
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国家重点研发计划-“双风轮风能转换过程智能控制与能量综合利用”课题(课题编号:2020YFB1506602);
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半马尔可夫跳变系统作为典型的混杂网络控制系统,因其在模拟实际系统结构变化方面建模效果出色而备受关注。同时,通信网络的介入带来了网络迟延、带宽受限、网络攻击等问题。针对带宽受限,现有的网络化半马尔可夫跳变系统在利用事件触发机制时,并未充分考虑触发阈值的更新。针对网络攻击,半马尔可夫跳变系统中对于随机欺骗网络攻击等系统安全问题的研究还很少见,而关于网络化半马尔可夫跳变系统的事件触发耗散控制问题的研究还未出现。基于上述考虑,本文对网络化半马尔可夫跳变系统中事件触发机制、非脆弱控制、网络攻击以及耗散性能等问题展开深入研究,主要开展工作如下:(1)针对具有外部干扰和随机增益波动的网络化半马尔可夫跳变系统,引入了改进的事件触发机制,在阈值误差中采用了最新采样的数据和最新发送到控制器的数据的平均值进一步减少数据传输量,并采用伯努利分布描述控制器增益波动的随机性,得到了系统的闭环模型。通过构造通信时延与模态相关的Lyapunov-Krasovskii泛函,并采用扩展的逆凸矩阵不等式与改进的积分不等式,降低系统的保守性,建立了网络化半马尔可夫跳变系统随机稳定性和扩展耗散性准则,为网络化半马尔可夫跳变系统搭建了将网络传输时延、随机非脆弱现象、半马尔可夫跳变因子和扩展耗散性能等复杂情况考虑在内的统一框架。(2)针对随机欺骗网络攻击下的网络化半马尔可夫跳变系统,设计了改进的自适应事件触发机制,充分考虑了触发阈值的更新,引入伯努利分布描述欺骗攻击的随机性,建立了考虑网络攻击时延与通信时延的系统模型。利用李雅普诺夫方法和自由矩阵法得出了随机欺骗网络攻击下保证系统随机稳定性和扩展耗散性能的充分条件,在此基础上协同设计了控制增益矩阵与事件触发权重矩阵。利用该方案通过选取合适耗散参数可以得出H∞控制、L2-L∞控制、无源性、(Q,S,R)耗散性等性能下的控制器参数与事件触发参数。(3)基于以上控制方法,考虑实际工程应用,运用小偏差线性化方法和半马尔可夫跳变系统建模理论搭建了海上风力发电系统的随机动态模型,设计了随机非脆弱H∞事件触发控制器,进行了仿真分析,进一步验证了本文所提算法的有效性与可实用的应用前景。
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