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离散动态系统基于事件触发的脉冲控制及其应用研究

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主要符号对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.2.1 研究目的及意义

1.2 相关研究现状及分析

1.2.1 系统建模

1.2.2 在离散系统上的研究

1.2.3 稳定性分析

1.3 相关理论知识

1.3.1 离散系统稳定性理论

1.3.2 输入状态稳定性理论

1.3.3 线性矩阵不等式

1.4 本文的研究内容与创新点

第二章 离散动态系统基于事件触发的控制原理

2.1 事件触发控制(ETC)的原理

2.2 离散时滞系统的模型与稳定性概念

2.3 事件触发控制(ETC)方案与算法

2.4 数值实例

2.5 小结

第三章 离散动态系统基于事件触发的脉冲控制

3.1 基于三层事件条件的事件触发脉冲控制(ETIC)原理

3.2 离散动态系统模型与事件触发脉冲控制策略

3.3 稳定性分析

3.4 数值实例

3.5 小结

第四章 离散动态网络基于事件触发的脉冲控制

4.1 离散时滞网络基于事件触发控制(ETC)问题

4.2 离散时滞网络基于事件触发的脉冲控制(ETIC)问题

4.2.1 离散时滞网络系统模型

4.2.2 事件触发控制(ETC)下的稳定性判据

4.2.3 事件触发脉冲控制(ETIC)下的稳定性判据

4.3 离散线性网络的情况分析

4.4 数值实例

4.5 小结

第五章 事件触发脉冲控制在微电网上的应用

5.1 不间断电源的电压源变换器原理

5.2 不间断电源基于ETIC的镇定问题

5.2.1 电压源变换器离散系统模型

5.2.2 事件触发脉冲控制策略

5.2.3 仿真实验

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致 谢

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摘要

随着网络通讯技术的快速发展,对网络化系统的稳定性与控制的研究变得相当重要。由于传统的控制一般是在每一个时刻节点都给予系统控制输入,这可能会引起不必要的控制成本,也不利于网络控制技术的应用。为了有效地利用有限的网络带宽,提出了网络控制系统的事件触发控制(event-triggered control,ETC),即通过一些精心设计的事件条件,只有在事件发生时才触发控制输入。  本文从介绍离散动态系统基于事件触发的控制(ETC)原理入手,给出了离散时滞系统的基于ETC的稳定控制原理与ETC算法;然后针对ETC控制方案的不足,提出了基于三层事件触发的脉冲控制(event-triggered impulsive control,ETIC)方案,分析了离散系统在ETIC下的镇定问题;接着,就所提出的ETIC方案,进一步分析了离散动态网络的镇定问题;最后,利用ETIC的原理,分析了一类微电网的输入状态稳定性控制问题。具体如下:  首先,针对离散动态系统的事件触发控制(ETC)问题,介绍了ETC的稳定控制原理以及算法。以离散时滞系统为研究对象,分析了这类系统ETC的稳定控制原理及控制算法。在理想情况下,对单个线性离散时滞系统进行事件触发设计,利用李雅普诺夫稳定性理论分析离散动态系统的指数稳定性。研究表明,对于离散动态系统,触发事件的设计就演变成了一个线性矩阵不等式可行性的问题。  其次,针对一般ETC控制方案中存在的问题,提出了离散动态系统的事件触发的脉冲控制(ETIC)方案,将ETIC的事件触发层分为三层:不稳定层(危险层)、有界但不收敛层、及有界但不理想层,并就各层设计了相应的事件触发条件与脉冲控制方案。以离散系统为研究对象,应用所提出的三层事件触发的脉冲控制原理,设计了相应的事件触发脉冲控制策略,让不具有稳定性的离散系统获得了所需要的稳定性。理论与仿真实验表明,所提出的三层事件触发的脉冲控制对不稳定的离散系统获得所需要的稳定性是有效的。  接着,就所提出的事件触发的脉冲控制(ETIC)方案,进一步分析了离散动态网络的事件触发的脉冲控制问题。建立离散动态网络的事件触发的脉冲控制方案,获得稳定性的判据条件,并就数值例子进行了仿真实验,从仿真分析中,可以看出本文所设计的事件触发的脉冲控制(ETIC)可以很好地保证整个离散动态网络达到所需要的渐近稳定性。  最后,应用事件触发的脉冲原理,对一类微电网中的输入状态稳定性控制问题做了分析,提出了一种用于不间断电源的电压源变换器的离散动态系统模型和混合控制方案,根据公共耦合点的电压与其参考电压之间的电压误差,设计出了基于事件触发控制的阈值条件,根据阈值条件进行脉冲控制切换,并针对负载扰动和孤岛干扰两种情况下,对电压源变换器的输入状态稳定性进行测试。通过仿真实验说明,系统在这两种情况下均达到了所需的输入状态稳定性。  本文在最后对全文的主要研究工作进行一个归纳总结,并且探讨将来进一步要深入研究的工作。

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