姬春婷,张正强,解学军 | 双曲偏微分方程的自适应事件触发输出反馈控制
文摘
科技
2024-09-10 12:01
北京
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研究团队
姬春婷，张正强：曲阜师范大学工学院
解学军：曲阜师范大学自动化研究所
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Chunting JI, Zhengqiang ZHANG & Xue-Jun XIE. Event-triggered adaptive output feedback control for hyperbolic PDEs: swapping-based design. Sci China Inf Sci, 2024, doi: 10.1007/s11432-023-4008-x
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在自然界中，许多物理现象以及实际工程系统的动态特性不仅表现出时间演变特征，还具有空间分布特征。与集中参数系统相比，分布参数系统能够更精确、更全面地刻画系统的动态行为。为了减少不必要的信号传输，节省通信和计算资源、降低能耗，有必要深入研究分布参数系统的事件触发控制问题。对于分布参数系统而言，域内状态信息通常难以直接测量或者无法测量。一种可行的方案是将传感器放置在系统边界上，通过边界可测信号重构系统中所有不可测量的状态。在实际控制系统中，被控系统还会受到不确定因素的影响，包括参数不确定性、模型不确定性以及复杂外部环境带来的不确定性等。基于这些考虑，本文研究了不确定双曲型分布参数系统的自适应事件触发输出反馈控制。为了解决上述问题，本文结合输入和输出滤波器，设计了事件触发输出反馈控制器和动态触发条件。首先，利用滤波器构造系统状态的自适应估计，并结合投影算子设计归一化的梯度自适应律。其次，通过无限维反步变换，将状态自适应估计所满足的动态方程转化为易于分析的目标系统。最后，基于所提出的事件触发机制，引入辅助函数，证明了不会发生Zeno行为，并确保了闭环系统中所有信号的有界性和系统状态的收敛性。(1) 在事件触发控制设计中，仅利用边界可测信号构造了输入和输出滤波器，以重构系统中不可测量的状态，突破了系统状态信息完全已知的限制。(2) 融合了归一化的梯度自适应律，无论系统状态是否有界，都能确保自适应律的有界性。 (3) 引入内部动态变量，提出了一种新的动态触发条件。对本文提出的控制方案进行了仿真验证，图D1-D4分别展示了系统状态的演化、控制输入的轨迹、触发条件和触发间隔的响应以及参数估计的轨迹。从图D2和D3中可以看出，事件触发控制输入仅在满足预先设计的触发条件时才会更新控制值。![]()
