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基于迟滞量化触发的非线性网络化控制系统分析与控制研究

批准号:
62103286
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
周天薇
依托单位:
学科分类:
控制理论与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
周天薇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
非线性网络化控制系统具有系统复杂度高、信息传输量大等特点,其分析与控制研究具有重要意义。相比传统的事件触发机制,基于迟滞量化器设计的迟滞量化触发机制可有效避免因量化水平往复跳变引发的抖振现象,降低信息传输量。针对非线性网络化控制系统,本项目设计迟滞量化触发机制,并在此基础上设计观测器与控制器,分析系统的稳定性与鲁棒性。主要研究内容包括:1)深入分析动态迟滞量化器结构特性,提出迟滞量化触发机制,进一步节约信道资源;2)构建观测器与控制器,从局部控制角度出发,削弱不完美信道对系统性能的影响;3)基于迟滞量化触发机制与子系统分解方法,简化分析过程并给出系统受到外界扰动与参数摄动影响时的稳定性与鲁棒性条件。对得到的理论成果,通过仿真分析和实物实验相结合的方法进行验证。研究成果有助于揭示量化过程与事件触发机制的本质关联,丰富非线性系统分析与控制理论,为非线性网络化控制系统的实际应用提供技术支撑。
英文摘要
The characteristics of the nonlinear networked control systems include high complexity and huge amount of transmitted information. Analysis and control of nonlinear networked control systems is of great significance. Compared with traditional event-triggered mechanism, the hysteresis quantization-triggered mechanism designed based on the structure of hysteresis quantizer can reduce the amount of transmitted information and avoid the chattering generated by the frequent jumping of quantization levels. This project aims to design hysteresis quantization-triggered mechanism, propose observer and controller, and analyze the stability and robustness of the nonlinear networked control systems. The main contents include: 1) The characteristics of the dynamic hysteresis quantizer are analyzed, and the hysteresis quantization-triggered control mechanisms are novelly proposed; 2) The observer and controller are co-designed to reduce the negative influence brought by imperfect channels; 3) Based on hysteresis quantization-triggered mechanism and the subsystem decomposition method, the stability analysis and the robustness analysis of the nonlinear networked control systems are simplified and the sufficient conditions are proposed to guarantee the above two properties. The effectiveness of the proposed methods is tested by numerical analysis and experiments. The research results of this project are expected to reveal inner relationship between quantization and the event-triggered control mechanisms, enrich the contents of the nonlinear control theory, and provide technical support for practical applications of the nonlinear networked control systems.
本项目针对复杂非线性网络化系统中不完美信道特性,基于系统结构特性构造一系列新型事件触发控制机制,设计观测器与控制器降低不完美信道对系统特性的影响,给出确保系统稳定性及无源性的充分条件,并开展仿真及实验验证。具体研究工作如下。(1)针对系统结构特性,分别设计动态迟滞量化触发、组合迟滞量化触发、异步量化触发,基于对数量化的触发,基于模态的触发,DoS攻击下基于编码器的异步事件触发,基于动态均匀量化的异步事件触发控制机制;(2)针对非线性网络化控制系统特征以及量化、时延、丢包等网络通信现象,构建基于迟滞量化触发的编码器与解码器、设计考虑时延丢包的基于动态/组合/异步迟滞量化触发的控制器、基于对数量化触发的控制器、基于动态均匀量化触发的观测器及控制器等控制方式;(3)针对非线性网络化控制系统性能分析问题,分别从稳定性与无源性视角出发,简化分析过程,并给出保证系统性能的充分条件。以上研究成果从系统结构特性与信道特性融合视角,揭示了信道环境与事件触发控制机制之间的制衡关系,丰富了非线性系统分析与控制理论。.项目负责人以第一/通讯作者身份发表录用学术论文27篇,其中,SCI论文17篇(含2篇待检索),EI会议论文篇10篇,组织学术分会5次,3篇论文获得国际学术组织最佳论文奖,受理授权专利12项。培养(含联合培养)硕士研究生8人(2人已毕业)。
基于深度强化列与行生成的航空货运一 体化恢复问题研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    周天薇
  • 依托单位:
DoS攻击下基于有限量化反馈的信息物理系统事件触发控制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    周天薇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金