一类非线性网络系统全局性质与一致性的分析与控制

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复杂性和复杂系统是当今科学界重点研究课题之一。复杂动态网络可以对复杂系统进行描述和分析,它是由具有一定特征、功能以及相互关联的基本单元所构成的集合体。其中对非线性复杂动态网络系统的研究,已经成为控制科学领域一个热门的研究方向。类摆系统是一类典型的非线性系统,它的前馈通道为线性时不变系统,反馈通道为含周期性的扇区非线性摄动。由于实际中的很多系统都可以用这种模型来表示,从而对以类摆系统为节点的复杂动态网络系统的全局性质分析以及一致性控制有理论意义和应用价值。本文针对以离散类摆系统为节点的复杂动态网络系统,分析了系统在多互联结构下的Lagrange稳定性、类梯度性、绝对稳定性与一致性,设计了相应的控制器。具体内容如下:针对节点为离散类摆系统的网络系统,考虑了系统的Lagrange稳定性和类梯度性。节点之间的互联方式包括状态间的互联、非线性项之间的互联。基于Leonov所给出的频域判据和KYP引理,得到了使网络系统为Lagrange稳定和类梯度的时域判据。在类梯度时域判据的基础上,使用投影引理和Schur补引理给出了一个基于线性矩阵不等式(LMI)的类梯度分析方法。在Lagrange稳定和类梯度的LMI判据基础上,设计了相应的状态反馈控制器,使得闭环网络系统满足全局性质。针对离散类摆系统构成的网络系统,讨论了系统的绝对稳定性和一致性问题。基于Lyapunov稳定性理论,得出了单个系统为离散类摆系统的绝对稳定性时域判据,应用了S过程来降低判据的保守性,使用KYP引理来得出相应的频域判据。在状态互联和非线性互联的基础上,加入了输出互联,通过选取一个线性转换矩阵,将一致性问题转化为相应系统部分变元的绝对稳定性问题,得出相应的时域和频域判据。基于所得到的判据,分别设计了使得闭环系统为一致的状态反馈控制器和静态输出反馈控制器,控制器参数通过一系列LMIs得到。
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