活动边界分布参数系统的移动控制与估计

发布时间：2020-09-21 15:30

　　 活动边界分布参数系统是一类无穷维系统,具有广阔的应用背景,其边界的时变特性会影响系统的性能。而移动控制相当于对系统增加了一个控制维度,能有效提升系统的性能。因此,对活动边界分布参数系统的移动控制与估计研究具有重要的理论和实际意义。本文基于活动边界分布参数系统,利用算子半群理论、Lyapunov稳定性判据以及随机分析等方法,通过移动传感器/执行器网络对几类活动边界分布参数系统进行移动控制与估计,主要内容如下:1.针对传感器与执行器在空间中的分布情况,分别讨论了并列的和非并列的传感器/执行器网络环境下一类活动边界扩散系统的移动控制问题。利用算子半群理论,考虑到空间扩散算子的时变性,选取了一个合适的Lyapunov泛函,分别给出了并列和非并列的传感器/执行器网络环境下使活动边界扩散系统渐近稳定的充分条件。同时,基于移动传感器/执行器的动力学系统,获得了其移动驱动力策略,并讨论了其在空间域移动过程中的防碰撞问题。所提策略表明基于移动传感器/执行器的移动控制能有效地消除边界的时变性对系统的影响,并提升系统的控制性能。2.研究了一类活动边界对流-扩散系统的状态估计问题。针对系统活动边界的时变性所引起的时变空间扩散算子的非对称性问题,在误差系统的稳定性分析过程中,首次提出了一类具有对称性的Lyapunov泛函。设计了活动边界对流-扩散系统的集中式估计器,得到了使误差系统渐近稳定的充分条件;考虑了移动传感器网络中的随机测量丢失问题,设计了分布一致状态估计器,并得到了使误差系统在均方意义下全局渐近稳定的充分条件。仿真例子及对比分析表明,移动估计能使状态估计误差系统更快地趋于稳定,系统的活动边界以及网络中的随机测量丢失会影响传感器在空间中的移动轨迹。3.基于移动传感器/执行器网络,首次研究了具有移动扰动源的活动边界反应-对流-扩散系统的鲁棒H_∞控制与滤波问题。由于移动扰动源对系统状态的扰动以及其不可测性,分别设计了一类满足H_∞性能指标的具有鲁棒性的控制器与滤波器。同时,在设计鲁棒H_∞滤波器时,考虑了传感器网络中的测量时滞问题,通过移动传感器来消除随机测量时滞对系统性能的影响。研究表明,所设计的控制器与滤波器对移动扰动源的扰动、系统的活动边界引起的系统状态的改变以及网络中的随机测量时滞等问题具有较强的鲁棒性。4.应用移动传感器/执行器网络对一类It?o型随机分布参数系统进行控制。基于随机分析理论,将定义在完备概率空间上的系统状态看作It?o型随机分布参数系统的解随机场,结合It?o微分公式、全微分公式和Lyapunov稳定性判据,得到了使It?o型随机分布参数系统随机稳定的移动控制策略,并仿真分析了所提移动控制策略的有效性。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP13;TP212.9

【参考文献】

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本文编号：2823662