[00147904]非线性切换控制系统输入状态稳定性理论及其应用

当代科学技术的几个重要领域,如航天领域、信息技术领域、制造工业领域等,涉及的控制系统是十分复杂的,它包括被控对象、环境条件和控制手段三个方面的复杂性,同时还有系统多模式集成和控制策略方面的复杂性。这类系统具有以下几个基本特性：系统表现出非线性、时滞性等复杂动态特性;系统构成上常具有多模式子系统集成的特点;系统的不同模式之间具有复杂的关联特性;面临复杂的工作环境和强鲁棒性的要求;系统一般需要采取复杂的控制策略。因此,这些科学技术领域迫切要求推出更为完善的系统理论以处理复杂的动态系统。切换系统及其控制策略正是在这种背景下产生的。 研究一般非线性切换控制系统以及带有时滞作用的非线性切换控制系统的全局稳定性和控制器设计问题,是当前切换系统理论研究中亟需解决的一个重要问题。为此,课题组拟从非线性切换系统的输入状态稳定性研究出发,探索非线性切换控制系统的基础理论。 课题的主要论点与论据：针对一般的非线性切换控制系统,引入合理的输入状态稳定性概念,建立更完善的稳定性理论;对一般的非线性切换控制系统,基于输入状态稳定性理论设计控制器;非线性时滞切换控制系统输入状态稳定性研究;输入状态稳定性在具有切换拓扑结构的多智能体分布式协调控制中的作用。 课题研究的创见与创新：针对一般的非线性切换系统,引入更为合理的输入状态稳定性概念,建立更加完善的稳定性理论;应用得到的非线性切换系统的小增益定理去研究若干类复杂非线性切换系统的控制器设计;建立非线性时滞切换系统的输入状态稳定性理论;研究异步切换机制下非线性切换控制系统的输入状态稳定性条件,设计有效的控制器。 将先进的控制技术应用到切换拓扑结构的多智能体分布式协调控制方面,提高控制系统的性能与稳定性,节约运营成本,从而可以带来良好的经济效益。 部分研究理论获得山东省高等学校优秀科研成果奖（自然科学类）一等奖。 本课题组在切换控制理论与应用研究方面取得了丰硕的研究成果,在切换控制系统的相关领域如饱和控制、滤波器、观测器、鲁棒控制以及有限时间控制等领域有着较为深入的研究,形成了一套行之有效的研究方法和设计思路。主要研究成果发表在《International Journal of Robust and Nonlinear Control》,《Journal of the Franklin Institute》,《IET Control Theory and Applications》,《Nonlinear Analysis： Hybrid Systems》,《ISA Transactions》,《International Journal of Systems Science》以及《Optimal Control Applications and Methods》等国际控制理论重要学术刊物上。共计SCI20余篇。