具有有向切换拓扑的网络耦合系统一致性控制

论文摘要

网络耦合系统是指由多个自主子系统通过有线或无线通讯网络相互耦合而形成的一类复杂系统。在实际应用中,由于通讯连边的丢失、或新的通讯连边的加入、或通讯通道遭受外部干扰、或传感器有限的感知能力,网络通讯拓扑往往是时变的,因此具有切换通讯拓扑的网络耦合系统刻画了众多实际大规模网络化系统的一般特征,简称切换网络耦合系统。基于切换系统稳定性理论,本文着重研究切换网络耦合系统一致性相关问题,主要包括以下四个部分:第一部分(第二章)、针对领导者包含未知有界控制输入的Lipschitz非线性切换网络耦合系统,为抵消此未知输入对一致性的影响,利用单位向量函数法,本章首先设计一类非光滑控制器,然后利用M矩阵理论,构造一类全新的多Lyapunov函数,并利用切换系统稳定性理论,证明只要平均驻留时间大于某一阈值,就可以通过选取充分大的耦合强度使得该系统在上述非光滑控制器下实现一致性追踪;其次,为消除上述控制器在实际运行中可能会带来的抖振效应,利用边界层方法,设计一类光滑控制器,并证明该系统在上述光滑控制器下的一致性误差是最终一致有界的;进一步,针对跟随者动力学中包含不确定项的情形,利用神经网络万有逼近理论,分别设计非光滑和光滑神经网络自适应控制器,在跟随者之间的通讯拓扑是无向的假设下,证明该系统在上述控制器下的一致性误差是最终一致有界的。第二部分(第三章)、针对受扰多输入多输出线性网络耦合系统,利用邻居间的相对输出信息,本章首先设计可以渐近追踪到邻居间一致性误差的未知输入观测器;基于上述未知输入观测器,分别设计子系统状态估计器和扰动观测器,然后给出一致性追踪控制器,并利用切换系统稳定性理论,证明只要平均驻留时间大于某一阈值,就可以通过选取合适的控制参数使得该系统在有向切换通讯拓扑下实现一致性追踪;进一步,通过设计具有动态耦合强度的子系统状态估计器,证明该系统在有向固定通讯拓扑下可以实现完全分布式一致性追踪。第三部分(第四章)讨论多层切换网络耦合系统一致性控制问题。针对层间通讯连边存在不确定项的双层线性切换网络耦合系统,利用切换系统稳定性理论,给出该系统实现点–点一致性追踪的充分条件,此处所说的点–点一致指的是第二层网络中的子系统i能追踪到第一层网络中的子系统i;针对多层Lur’e非线性切换网络耦合系统,利用SProcedure和多Lyapunov函数法,给出该系统实现点–点一致性追踪的充分条件,进一步,给出该系统实现整体一致的充分条件,此处所说的整体一致指的是所有子系统的状态均收敛到同一个同步流形上。第四部分(第五章)研究信息攻击和物理攻击下网络耦合系统一致性控制问题,其中物理攻击不但会导致相应的子系统失去通讯能力,而且会导致其发生状态突变。本章首先将上述系统建模成脉冲切换网络耦合系统,基于线性矩阵不等式理论,给出选取耦合强度和反馈增益矩阵的安全控制算法,然后通过构造公共Lyapunov函数,证明该系统在上述安全控制算法下可以实现一致性追踪。最后,总结全文,并指出切换网络耦合系统的未来研究方向。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王佩君

导师: 余星火,虞文武

关键词: 网络耦合系统,切换通讯拓扑,一致性,多函数,稳定性,多层网络,完全分布式,神经网络自适应控制,驻留时间,平均驻留时间,线性矩阵不等式

来源: 东南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,自动化技术

单位: 东南大学

基金: 江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYCX17_0041)

分类号: O157.5;TP13

DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.002203

总页数: 129

文件大小: 8873K

下载量: 80

相关论文文献

• [1].电力—天然气耦合系统建模与规划运行研究综述[J]. 全球能源互联网 2020(01)
• [2].考虑电转气的电-气耦合系统协同优化规划方法[J]. 电力系统自动化 2020(03)
• [3].光伏-热电耦合系统器件选择原理[J]. 工程热物理学报 2020(03)
• [4].高功率光纤激光耦合系统的设计及应用研究[J]. 电视指南 2017(19)
• [5].生态塘?生态沟渠耦合系统低温条件的运行效果研究[J]. 环境污染与防治 2017(08)
• [6].不同车型对车-桥耦合系统动力特性的影响分析[J]. 兰州交通大学学报 2020(05)
• [7].单人姿态、体重对人-结构耦合系统竖向动力特性影响试验研究[J]. 四川建筑科学研究 2020(02)
• [8].车-桥耦合系统振动性能评价标准研究[J]. 山东工业技术 2017(03)
• [9].重物-桥吊耦合系统振动分析[J]. 振动与冲击 2015(15)
• [10].二阶奇异耦合系统正周期解的存在性[J]. 山东大学学报(理学版) 2015(10)
• [11].松散耦合系统动态资源组织方法研究[J]. 系统工程与电子技术 2014(07)
• [12].超二次吊桥耦合系统无穷多解的存在性[J]. 宁夏师范学院学报 2012(06)
• [13].多学科耦合系统可靠性分析方法研究[J]. 机械强度 2017(01)
• [14].高架轨道-桥梁耦合系统振动特性分析[J]. 现代城市轨道交通 2014(06)
• [15].多点耦合系统中与耦合点有关的频响函数测量[J]. 振动与冲击 2020(22)
• [16].人-板耦合系统动力特性研究[J]. 工程力学 2013(01)
• [17].基于接触非线性的车-路耦合系统动力响应分析[J]. 振动与冲击 2013(19)
• [18].拟“车-桥耦合系统”的动态近似分析法[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 2012(01)
• [19].滩涂红树林种植—养殖耦合系统的构建与初试[J]. 广东化工 2012(06)
• [20].移动质量与梁耦合系统固有频率的计算与分析[J]. 动力学与控制学报 2009(03)
• [21].矩形弹性壳液耦合系统重力波的数值分析[J]. 机床与液压 2008(04)
• [22].基于改进迭代模型的车-桥耦合系统竖向随机振动研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版) 2016(11)
• [23].多能源耦合系统的运行优化与改进分析[J]. 科学通报 2017(32)
• [24].波方程和板方程耦合系统的稳定性[J]. 山西大学学报(自然科学版) 2016(03)
• [25].复合轨道不平顺对车辆—轨道—桥梁耦合系统的影响[J]. 力学季刊 2013(04)
• [26].弦-梁耦合系统的动力学行为分析[J]. 振动与冲击 2014(05)
• [27].某轻卡变速箱耦合系统的动态特性研究[J]. 机械传动 2014(08)
• [28].非恒同耦合系统的同步[J]. 数学的实践与认识 2013(19)
• [29].基于TMD减振与压电能量采集一体化分析[J]. 滨州学院学报 2020(02)
• [30].履带-地面耦合系统机理分析与建模[J]. 长春工业大学学报 2018(06)

标签：网络耦合系统论文;  切换通讯拓扑论文;  一致性论文;  多函数论文;  稳定性论文;  多层网络论文;  完全分布式论文;  神经网络自适应控制论文;  驻留时间论文;  平均驻留时间论文;  线性矩阵不等式论文;