基于采样的线性系统事件触发控制研究

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近十几年来,事件触发控制在控制科学中不断的被研究于线性系统,非线性系统,多智能体系统,网络控制系统和随机系统等领域。在控制科学领域,由于事件触发控制相比于周期采样控制,在节省系统资源方面具有很大的优越性,所以很多研究者对于事件触发控制产生了很大的兴趣,并且发表了许多有意义的成果。另外随着电网的自动化和智能化的发展趋势,这也将对电网的控制提出更高的要求。目前,很多电力系统控制器的采样都是固定周期的,在稳态运行过程中也是如此,这势必影响电力系统的运行效率和资源的利用;并且,随着网络控制技术的快速发展,高频率的采样会加重计算机的运行负荷,可能导致通信阻塞。因此研究电力系统和网络通信中的事件触发控制是解决上面问题的一个重要途径和方法。事件触发控制可以使任务周期随着系统状态而变化,它可以产生比时间触发控制更长的任务周期,以此减少采样次数,是一种按需采样的控制方法。此外,它可以提高系统资源的有效利用,使系统的整体性能更好,这样可以使计算和通信资源可以更有效的分配给其他的任务。本文是在基于事件触发控制的基础上,研究基于采样的事件触发控制;然后拓展事件触发控制,讨论自触发控制与事件触发控制相比的优越性。最后添加状态观测器以考虑输出反馈下基于采样的事件触发控制的性能。具体内容如下:首先讨论基于采样的线性系统事件触发控制,对系统状态先进行周期采样,规定采样周期的大小范围,对其稳定性进行推导证明,讨论采样周期和稳定性之间的关系以及加入周期采样后对于减少触发次数,节约资源方面的优点。另外,由于之前加入周期采样,所以事件触发可以避免出现芝诺行为,最小触发时间间隔必定是大于采样周期的。最后进行仿真证明算法的可行性。接下来,讨论基于采样的线性系统自触发控制,事件触发控制的本质是给系统状态设计一个条件,当状态的改变违反了事件触发条件时就触发一次,此时需要事件发生器这一硬件来进行系统状态的采集和事件触发条件的判断。自触发控制的本质是将系统状态和事件触发条件结合起来,给出下一触发时刻和上一触发时刻的系统状态,事件触发间隔随着触发时刻状态的变化不断更新,节省了硬件的使用和资源的消耗。对于自触发设计,我们可以得到自触发的触发次数进一步少于事件触发的次数。最后进行仿真证明算法的可行性。最后讨论基于采样的线性系统事件触发控制和状态观测器进行结合,考虑在加入事件触发控制之前,先同时对系统状态和观测器状态进行一次周期采样,采样周期大小相同。给出输出反馈控制器,对输出反馈控制下的基于采样的事件触发控制进行系统稳定性的证明,研究加入周期采样与观测器共同作用下对事件触发控制渐进稳定性的影响。同样的,事件触发控制由于加入采样机制,不会出现芝诺行为,最后进行仿真证明算法的可行性。
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