【摘 要】
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许多动力系统具有可变结构,这是由于突然的环境干扰、错误的通信链接和组件故障等因素造成结构的随机突变,而一般的动态系统不能处理这些随机突变。众所周知,涉及时间演化和
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许多动力系统具有可变结构,这是由于突然的环境干扰、错误的通信链接和组件故障等因素造成结构的随机突变,而一般的动态系统不能处理这些随机突变。众所周知,涉及时间演化和事件驱动的马尔科夫跳跃线性系统可以有效地建模这些问题。最近,马尔科夫跳跃线性系统引起了广泛的关注,其研究具有重要的理论意义和实际价值。马尔科夫跳跃线性系统是一类具有多个模态的跳跃系统,其中各模态间的随机切换通过马尔科夫链描述。作为一个关键因素,马尔科夫跳跃线性系统中各模态的切换概率在很大程度上会影响系统的行为,而切换概率在连续时间和离散时间马尔科夫跳跃线性系统中分别由模态转移速率矩阵(Mode Transition Rate Matrix,MTRM)和模态转移概率矩阵(Mode Transition Probability Matrix,MTPM)决定。需要注意的是大多数已有结果是在假设系统运行过程中MTRM、MTPM为定值的前提下得到的,然而在许多以马尔科夫跳跃线性系统为模型的实际系统中,MTRM、MTPM可以通过科技手段进行调整甚至控制。本文针对MTRM、MTPM可控的马尔科夫跳跃线性系统,研究模态反馈控制策略。采用模态反馈控制策略,可以调整各模态的出现概率。然后由于每个模态的性能存在差异,从而实现系统的稳定性,并且达到更好的性能。具体研究工作如下:(1)针对具有可控MTRM的连续时间马尔科夫跳跃线性系统,提出了一种新颖的控制策略,旨在实现对MTRM的控制,而不是系统状态。通过连续时间马尔科夫跳跃线性系统的模态示性方程引入对MTRM的控制,给出了一个二次型稳定代价函数来衡量系统的性能,它是状态代价和控制代价的组合。考虑到在没有状态反馈控制器时,MTRM将完全决定马尔科夫跳跃线性系统系统的稳定性,分两种情形讨论模态反馈控制器的存在性,得到为确保系统稳定而产生的对模态反馈控制器的约束条件。基于给定的代价函数,得到模态反馈控制策略的可行解,同时给出详细的算法。(2)针对具有可控MTPM的离散时间马尔科夫跳跃线性系统,研究了模态反馈控制策略。从连续时间的情况下得到离散时间下的模态示性方程,并引入对MTPM的控制。利用给定的二次型稳定代价函数,推导出了模态反馈控制器,并讨论了其存在性以及可行域。该模态反馈控制器通过调整系统模态的发生概率,在保证稳定性的基础上降低稳定代价,将成为现有控制机制的有效补充。本文针对连续时间和离散时间马尔科夫跳跃线性系统,分别提出了模态反馈控制策略,给出算法来阐明寻找模态反馈控制器的步骤。通过包含与现有的状态反馈机制比较的数值算例以说明该策略的有效性。
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