不确定Markov跳变线性系统的鲁棒镇定研究

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近年来,Markov跳变线性系统由于其广泛的实际应用背景,受到众多中外学者的广泛关注。在工程生产中,常常因为受到设备内部部件故障维修、突发性环境扰动或子系统之间的关联发生改变等随机突变因素使得系统结构或者参数发生多样性变化,即从一种模态跳变到另一种模态。Markov跳变系统模型可以有效的描述这样一组多模态随机切换系统,不同模态之间的切换由系统的转移概率控制。基于这种模型建模方法的优越性,对于该跳变系统稳定性分析和控制问题显得尤为重要。本文针对实际系统中难以获得转移概率全部信息的问题,分别研究了当转移概率矩阵中元素不能完全获知时,连续和离散含不确定参数的Markov跳变线性系统的稳定性和鲁棒镇定问题,得到保证系统稳定的充分条件并表示成线性矩阵不等式形式,同时设计了相应的状态反馈控制器。本文所提出的方法不仅可以用于系统转移概率部分未知的情况,还适用于转移概率全部未知或全部已知的两种极限情况,并且不需要获知未知元素的任何信息。大量的仿真结果表明,该方法可以使系统快速收敛进入稳定状态,并且在进入稳态后,系统状态将不再随模态的改变而发生变化。另外,对于目前大多数相关文献在研究中都假设跳变系统的状态是完全可观测的问题,本文分别提出了基于状态观测器的不确定连续和离散Markov跳变线性系统的鲁棒镇定方法,并表示成标准的线性矩阵不等式形式,可操作性强。同时设计了相应的观测器和反馈控制器,扩宽了Markov跳变系统建模方法在实际中的应用。仿真实验表明,系统的观测状态与实际状态的误差向量能够很快进入零值,也就是说系统的观测状态能够有效的反映系统真实状态,使系统状态保持稳定。说明了方法的可行性和有效性。
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