科技成果

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成果名称: 切换系统的稳定性分析与控制器设计

成果登记号: 9612019J0073

第一完成单位: 陕西师范大学

联 系 人: 王彩红

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 论文

技术领域: 电子信息

应用行业: 信息传输、软件和信息技术服务业

成果简介:

切换系统是一类非常重要的混杂动态系统。受到现代电子技术和计算机科学迅猛发展的影响,切换系统的研究和应用具备了广阔的平台。与此同时,切换系统的研究的蓬勃发展也为大规模的实际系统的设计和控制提供了理论依据和技术指导。切换系统理论已经发展成为当今自动控制与计算机科学领域重要且充满活力的热点课题之一。

在国家自然科学基金项目(614032241)和陕西省自然科学基础研究计划(SJ08A20)的资助下,课题较为系统地研究了受外部扰动和时滞影响下切换系统的稳定性分析和控制器设计问题。在系统的能量泛函构造、控制器设计以及分析异步切换下稳定性等困难而重要的方面取得了突破。

主要研究内容和科学价值如下:

(1)首次研究了具有时变输入时滞的切换非线性系统的稳定性分析问题,通过引入松散矩阵,突破文献中传统方法要求系统函数线性增长的约束条件,构造出了新的能量泛函,并且给出了保证整个切换系统稳定的充分条件。

(2)针对所有子系统都不稳定的切换系统,突破了传统方法要求至少一个子系统是稳定的条件和全部子系统都不稳定时切换信号必须是发挥镇定效果的约束条件,首次通过不变子空间理论,给出了全部子系统都不稳定时整个切换系统稳定的条件。

(3)首次研究了异步切换和不稳定的子系统共存时切换线性系统的稳定性和 增益分析问题。突破了文献中要求所有子系统在出现输入时滞时是稳定的条件。

(4)首次研究了离散切换奇异正系统的有限时间稳定性问题,提出了针对该类系统的有限时间稳定性概念,并且分别给出了任意切换和模型依赖平均驻留时间切换下系统稳定的充分条件。

(5)结合Caputo分数阶微分、拓广的Gronwall不等式和Laplace变换,首次讨论了分数阶线性时不变系统的有限时间稳定性和有限时间有界性。

研究成果先后在控制领域标志性期刊《Automatica》、《Systems and Control Letters》、《IET Control Theory and Applications》等SCI期刊发表原创性论文15篇,其中,二区论文6篇,总引用频次131(他引114次)。研究论文被国内外知名学者在国际著名期刊《Automatica》、《IEEE transactions on Automatic Control》、以及《IEEE Transactions on Fuzzy Systems》发表的研究论文中引用和正面评价。