H∞ tracking control of nonlinear networked systems with a novel ...

### H∞ Tracking Control of Nonlinear Networked Systems with a Novel Adaptive Event-Triggered Communication Scheme #### 概述 本文探讨了在网络资源有限的情况下，非线性模糊系统的跟踪控制问题，并提出了一种新的自适应事件触发数据传输方案来节省有限的网络带宽。与传统方法将事件触发条件的阈值预设为固定值不同，本研究中的阈值根据非线性系统及其参考模型的误差状态进行自适应调整，这意味着数据释放速率随外部变化而变化。通过构建合适的李雅普诺夫函数并考虑提出的自适应事件触发条件，开发了一种离线共设计方法来实现模糊控制器增益和事件触发条件参数的设计。文章最后通过一个带有有限网络通信的Duffing强迫振荡系统的实例验证了所提方法的有效性。 #### 关键知识点 1. **H∞ 控制理论** - **定义**: H∞控制是一种鲁棒控制策略，旨在使控制系统在存在不确定性和干扰时仍能保持稳定性能。它通过最小化系统对扰动的最大增益（即H∞范数）来达到这一目标。 - **应用**: 在本研究中，H∞控制被用于设计能够确保跟踪性能且具有鲁棒性的控制器。 2. **非线性网络系统** - **定义**: 非线性网络系统是指通过网络连接的、包含非线性特性的动态系统。这类系统在工业自动化、机器人技术等领域有着广泛的应用。 - **挑战**: 非线性网络系统通常面临数据包丢失、延迟以及带宽限制等问题，这给控制设计带来了额外的复杂性。 3. **自适应事件触发机制** - **定义**: 自适应事件触发机制是一种基于系统状态和目标之间的差异来决定何时发送数据的策略。这种方法可以有效减少不必要的数据传输，从而节约网络资源。 - **优势**: 相对于定时触发机制，自适应事件触发机制可以根据系统的实际需求动态调整触发条件，提高了资源利用率。 4. **李雅普诺夫稳定性理论** - **定义**: 李雅普诺夫稳定性理论提供了一种分析非线性系统稳定性的数学工具。通过构造合适的李雅普诺夫函数，可以证明系统的稳定性和性能指标。 - **应用**: 在本研究中，作者利用李雅普诺夫稳定性理论来分析所设计的控制策略的稳定性和有效性。 5. **模糊控制器** - **定义**: 模糊控制器是一种基于模糊逻辑的智能控制器，适用于处理非线性、复杂的控制任务。 - **特点**: 模糊控制器能够模拟人类的决策过程，通过规则库和模糊推理机制来解决控制问题。 6. **Duffing强迫振荡系统** - **定义**: Duffing系统是一种典型的非线性振动系统，通常用来模拟物理和工程领域中的复杂动力学现象。 - **应用**: 本文采用Duffing强迫振荡系统作为实验案例，验证了所提出的控制策略在实际场景下的有效性和可行性。 #### 结论 该研究提出了针对非线性网络系统的H∞跟踪控制策略，其中采用了一种创新的自适应事件触发机制来优化网络资源的使用。通过理论分析和仿真验证，证明了所提方法的有效性，为解决此类系统面临的控制难题提供了有价值的参考。未来的研究可以进一步探索该方法在更复杂场景下的应用潜力，比如多代理系统或大规模分布式网络等。