[发明专利]基于动态事件触发的切换线性系统H_infinity控制方法

说明书

本发明公开了一种基于动态事件触发的切换线性系统H_infinity控制方法，主要包括：在切换系统中引入动态事件触发控制，定义状态误差函数，构造切换系统的状态反馈误差系统；针对构造的切换系统状态误差方程，应用分段Lyapunov函数，并基于平均驻留时间分方法得到使该切换线性系统稳定的切换信号和使得该切换线性系统满足H_infinity控制性能指标的控制器存在的充分条件，该充分条件为一矩阵不等式；将该矩阵不等式转换为线性矩阵不等式，求解该线性矩阵不等式，得到该切换线性系统中所有子系统的状态反馈增益。本发明提供的设计方案在保证切换线性系统性能的同时，能有效减少控制信号传输的次数，有效节约通信资源。

技术领域

本发明涉及切换线性系统的H_infinity(H_∞)控制技术领域，更具体地，涉及一种基于事件触发控制的切换线性系统H_∞控制器设计方法。

背景技术

切换系统由一系列连续或离散的子系统和描述这些子系统之间切换的切换规则组成。切换规则控制着子系统间的运行和切换，能够使系统完成更加复杂的控制任务，同时切换规则的存在也使得切换系统的分析和控制更加复杂。具体来说，如果所有子系统都是不稳定的，一个适当的切换规则可以稳定系统。同样，即使所有子系统都是稳定的，在切换规则的作用下，整个系统也可能是不稳定的。稳定性依旧是切换系统领域最主要的问题。

目前，在许多实际的物理系统中，控制器依旧是在具有周期性控制任务的数字平台上执行。简而言之，控制器对系统的信息周期的进行采样并计算生成新的控制信号，很明显，采样序列与系统状态无关。不管是否必要，这种方法都将不可避免地导致传输资源的浪费，特别是在系统的运行状态趋于稳定且没有外部干扰的情况下。因此，非周期性控制策略在保证系统性能的前提下正变得越来越有优势。事件触发的控制策略就是一种非周期性控制策略，在基于事件的控制策略中，仅当特定事件发生时，控制律才会更新。否则，所发送的信号将保持最后一次传输的值，从而极大地减少了对通信和计算资源的需求。近年来，事件触发的控制任务得到了极大的发展，事件触发的形式多种多样，例如：基于状态误差的事件触发条件，基于输入误差的事件触发条件，动态事件触发条件，基于Lyapunov函数的事件触发条件，等等。其中动态事件触发控制是在事件触发控制条件的基础上，增加一系统内部动态变量，在满足系统控制任务的条件上进一步减少控制信号传输的次数，减轻通信信道压力，节约通信资源。

实际运行的系统不可避免存在着外部坏境或是系统内部器件损耗带来的影响。系统稳定不再是控制任务的唯一目标，同时要考虑在这些干扰作用下的系统性能。本发明从基于事件触发控制的切换线性系统干扰抑制性和稳定性控制问题出发，设计符合系统性能的切换规则和子系统状态反馈H_∞控制器，是符合切换系统控制技术的应用需求和发展趋势的。

发明内容

针对现有技术，本发明提供了一种基于动态事件触发的切换线性系统H_infinity控制方法。本发明针对切换线性系统，应用动态事件触发控制，考虑系统在实际运行中可能存在的干扰，设计使切换线性系统稳定切换规则，同时在设计的子系统控制器作用下系统能够保证有所要求的干扰抑制水平。在已经设计的事件触发条件下，利用分段Lyapunov函数，基于平均驻留时间的切换规则思想，推导出切换规则和H_∞控制器求解的充分条件。在得到的矩阵不等式基础上通过转化使之成为可直接求解的线性矩阵不等式。分发明所提出的设计方法，在外部干扰作用，不仅能使切换系统稳定，且具有性能要求的H_∞干扰抑制水平，同时在动态事件触发的作用下，系统控制信号传输的次数大大减少，可有效节约通信资源。