非均匀异步采样网络化控制系统鲁棒控制研究

Aiming at the robust control research of aperiodic asynchronous sampled-data networked control system, it focuses on the stability analysis of aperiodic asynchronous sampled-data networked control system, the robust control research of distributed aperiodic asynchronous sampled-data networked control system and the robust control research of nonlinear aperiodic asynchronous sampled-data networked control system. First, based on the integral quadratic constraint method and the passive analysis method, the operator form is improved, and the robust gain multiplication form of the corresponding operator is obtained, through the corresponding conditions, a lower conservative stability criterion is given; secondly, a diagonal operator that can not be affected by each subsystem in the distributed system is obtained, which eliminates the coupling effect between systems, compared with continuous operator, it has greater flexibility. The discretized model is transformed into a form that can use integral quadratic constraints, and the robust gain and passivity analysis and operator boundedness analysis of each part of the operator are carried out. The conditions of the quadratic integral constraint are satisfied, and the stability criterion with lower conservativeness is obtained. Finally, the robust control problem of the nonlinear aperiodic sampled-data networked control system when the time-delay interval is larger and smaller than the sampling interval is effectively dealt with, and the relationship between the system decay rate, sampling and the time-delay interval boundary is weighed.

针对非均匀异步采样网络化控制系统的鲁棒控制研究，围绕非均匀异步采样网络化控制系统稳定性分析、分布式非均匀异步采样网络化控制系统鲁棒控制研究及非线性非均匀异步采样网络化控制系统鲁棒控制研究三个方面展开研究。首先，基于积分二次约束方法和无源性分析方法，改进算子形式，得到对应算子的鲁棒增益相乘形式，通过相应条件的限制，使得相乘算子的无源性得到保证，给出更低保守性的稳定性判据；其次，得到可以不受分布式系统中每个子系统相互影响的对角算子，消除系统之间的耦合作用，相比于连续性算子具有更大的灵活性，将离散化后模型转化为可以运用积分二次约束的形式，对各部分算子进行鲁棒增益和无源性分析以及算子有界性分析，得到了满足积分二次约束的条件，进而得到更低保守性的稳定性判据。最后，有效地处理非线性非均匀采样网络化控制系统时滞区间大于和小于采样区间两种情况，权衡了系统衰减率，采样和时滞区间界的关系。

研究了一类非均匀采样的网络化控制系统、主动汽车悬架系统以及隐私保护排车系统等的稳定性和控制器设计问题，取得了一些重要成果。具体包括：针对带有时变时延和非均匀采样的网络化控制系统的鲁棒综合问题，提出了一种基于离散时间积分二次约束的鲁棒控制方法，给出的稳定性判据保守性更低、计算复杂度更小，解决了控制器设计过程中矩阵非主对角线位置的非线性项的优化问题。针对一类主动汽车悬架的非均匀采样控制问题，给出了优化的控制器设计算法，可获得更小的簧上质量和簧下质量的位移差，悬架簧下质量和路面位移的差，和悬架的车身加速度。针对非均匀采样神经网络和多智能体系统，构建了更加优化的环泛函，给出了稳定性判据和同步控制判据，较之已有的结果可以获得更大的采样间隔上界。完成学术论文15篇，其中发表(含录用)期刊论文10篇、会议论文2篇，另有3篇期刊论文已投稿在被评审中，文中均已标注了项目编号12226311；受理发明专利3项；获2023年度聊城大学科学技术奖自然科学一等奖，2023年主持获批国家自然科学基金面上项目62373177。..项目执行期间，项目成员参加了第42届中国控制会议、第7届中国系统科学大会、第三十八届YAC中国自动化学会青年学术年会和第十一届TCCT随机系统与控制会议等多个重要学术会议，组织举办了2023复杂系统青年学者学术论坛，2023海峡两岸系统控制学术研讨会暨第二届海峡两岸系统科学与控制学术前沿论坛和2024网络与物理空间相融合的人工智能前沿论坛等，邀请学术报告20余人次。..项目执行期间，共指导硕士研究生10名。2名硕士生的研究生成果《网络化系统自适应智能控制研究与应用》获得2023年山东省研究生创新成果。1名硕士生的会议论文获得2023第十一届TCCT随机系统与控制专题研讨会优秀研究生论文提名奖。2024届两名硕士生分别已经被南京理工大学和大连海事大学拟录取为博士研究生。

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