具有可控MTPM的離散馬爾科夫跳躍系統(tǒng)控制問題研究.pdf

1、伴隨著信息科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，涌現(xiàn)了諸如航天系統(tǒng)、集成系統(tǒng)、制造系統(tǒng)等大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)在運行過程中，容易受到工作環(huán)境變化、子系統(tǒng)連接故障、系統(tǒng)部件損壞等隨機事件的影響，從而導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生突變。馬爾科夫跳躍系統(tǒng)作為一類建模工具能夠很好地描繪這類系統(tǒng)的動態(tài)特性，并且在機械制造、網(wǎng)絡(luò)化控制等諸多領(lǐng)域得到了的廣泛應(yīng)用。跳躍系統(tǒng)由若干個子系統(tǒng)構(gòu)成，每個子系統(tǒng)的動態(tài)特性可以稱為一個模態(tài)，各模態(tài)之間的隨機切換規(guī)律由馬爾科夫鏈描述。模

2、態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣(ModeTransitionProbabilityMatrix，MTPM)作為反映馬爾科夫鏈的重要參數(shù)，不僅表征了模態(tài)之間的切換概率，并且與系統(tǒng)狀態(tài)變化息息相關(guān)?，F(xiàn)有的大多數(shù)研究是基于模態(tài)隨機切換律不可控這一前提，利用MTPM信息分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及設(shè)計控制器。然而在很多實際跳躍系統(tǒng)中MTPM是人為可控的，通過控制MTPM調(diào)整各模態(tài)出現(xiàn)的概率，能夠降低系統(tǒng)整體代價。因此本文將離散馬爾科夫跳躍系統(tǒng)作為研究對象，圍繞其模態(tài)隨

3、機切換律會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能這一特點開展研究，提出一種狀態(tài)-模態(tài)反饋控制策略，通過人為控制MTPM來調(diào)節(jié)系統(tǒng)每個模態(tài)出現(xiàn)的概率。該策略在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時降低了系統(tǒng)的代價，進而達到優(yōu)化系統(tǒng)性能的目的。具體研究工作如下:
　　(1)針對離散馬爾科夫跳躍系統(tǒng)，建立包含模態(tài)控制代價和狀態(tài)控制代價的新型性能指標?；谠撔滦托阅苤笜耍O(shè)計最優(yōu)模態(tài)反饋控制器以調(diào)整系統(tǒng)運行過程中各模態(tài)出現(xiàn)的概率，并討論了最優(yōu)模態(tài)反饋控制量取值的約束條件。

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　　(2)針對離散馬爾科夫跳躍系統(tǒng)，設(shè)計狀態(tài)-模態(tài)反饋控制策略。該策略包含兩部分，一是設(shè)計依賴于路徑的狀態(tài)反饋控制器實現(xiàn)系統(tǒng)的一致穩(wěn)定，二是設(shè)計最優(yōu)模態(tài)反饋控制器降低系統(tǒng)的代價。與傳統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制策略相比，該控制策略實現(xiàn)了對系統(tǒng)狀態(tài)和模態(tài)的聯(lián)合控制，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，有效的降低系統(tǒng)代價。
　　本文針對具有可控MTPM一類離散馬爾科夫跳躍系統(tǒng)，提出了最優(yōu)模態(tài)控制策略和狀態(tài)-模態(tài)反饋控制策略，詳細地給出了控制器的設(shè)計過程