[01834162]饱和受限非线性切换系统控制策略及在混合动力电动汽车中的应用

第一、全稳定子系统的切换 Hamilton 系统控制设计方面取得的重要成果。 研究成果“Asian Journal of Control, 2017, 19（3）, pp. 1-10”的研究对象是一类具有饱和受限的切换 Hamilton 系统,运用基于能量的多 Lyapunov 函数方法及驻留时间约束条件,通过设计状态反馈控制器,采用不等式技术,给出了系统的镇定与 H 无穷 控制问题的充分条件。研究成果“Journal of the Franklin Institute, 2019, 356（6）, pp. 3368-3397”研究了切换 Hamilton 系统稳定性分析、镇定和 H 无穷 控制的状态反馈控制器设计问题。首先,文章采用基于能量的多 Lyapunov 函数方法和平均驻留时间策略,建立了平均驻留时间切换方案,给出了非强迫 Hamilton 系统的稳定性准则,同时给出了系统状态的衰减估计。 第二、含有不稳定子模的切换 Hamilton 系统控制方面取得的重要成果。 研究成果“International Journal of Systems Science, 2020, 51（1）, pp. 1-19”的研究对象是具有执行器饱和受限的端口受控 Hamilton 系统,首先,综合运用了基于能量的多 Lyapunov 函数方法、慢/快模依赖平均驻留时间切换策略、状态反馈控制手法及截断不等式技术,建立了慢/快模依赖平均驻留时间切换方案下的镇定准则。另外,当系统受到外部干扰时,通过设计相应的鲁棒控制器,采用示性函数技巧、开发快切换和慢切换的内在关系,得到了 H无穷控制充分条件,给出了干扰抑制水平。同时,根据已建立的结果,针对非强迫 Hamilton 系统给出了基于慢/快模依赖平均驻留时间切换方案下的稳定性判据,针对仅含有稳定子系统的 Hamilton 系统建立了基于（模依赖）平均驻留时间方案的 H无穷控制条件。 第三、饱和受限切换 Hamilton 系统有限时间控制方面取得的重要成果。 研究成果“Journal of the Franklin Institute, 2020 357:11807-11829”首先针对所有子系统均为有限时间稳定的非强迫切换 Hamilton 系统,综合运用基于能量的多 Lyapunov 函数方法与模依赖平均驻留时间切换策略,建立了系统有限时间稳定的充分条件,得到了模依赖平均驻留时间切换方案。随后,对于执行器饱和的情形,设计具有截断不等式特性的状态反馈控制器,针对一类所有子系统可能全为有限时间不稳的切换 Hamilton 系统,基于有限时间稳定结果,建立了有限时间镇定准则,同时得到了基于平均驻留时间切换方案下的有限时间镇定的充分条件。最后,当考虑外部干扰影响的情形,设计了新的模依赖平均驻留时间切换方案,通过设计一类鲁棒状态反馈控制器,给出了系统的有限时间 H 无穷控制充分条件。 第四、一般非线性切换系统稳定性与L2（l2）增益分析方面取得的重要成果。 研究成果“International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2020, 30（2）,pp. 567-586”的研究对象为具有不稳定子模的离散时间切换系统。首先针对具有不稳定子模的离散时间非线性切换系统,通过构造不连续的多 Lyapunov 函数,并结合慢/快模依赖平均驻留时间切换策略,建立了系统的稳定性准则,给出了慢/快模依赖平均驻留时间切换方案。随后,针对系统受外部干扰影响情形,应用已建立的不连续的多 Lyapunov 函数和慢/快模依赖平均驻留时间切换方案,通过合理的挖掘快慢切换之间的逻辑关系,并引入示性函数,灵活运用数学分析技巧,分析了系统的L2（l2）增益问题,得到了系统的加权l2增益充要条件。研究成果“Nonlinear Analysis: Hybrid Systems,Control design for switchedport-controlled Hamiltonian systems with unstabilizable modes: An improved mode-dependent average dwell time scheme,2020 38:100944”对比快慢切换策略下的不连续多Lyapunov 函数方法,比率权衡策略下的不连续多 Lyapunov 函数方法。在离散时间及连续时间域中,针对含有不稳定子模的一般非线性切换系统,采用不连续多Lyapunov 函数方法与模依赖平均驻留时间策略相结合的分析手段,结合时间子列技术,建立的模依赖平均驻留时间比率权衡方案,给出了相应系统的稳定性充分条件及加权L2（l2）增益准则。同样,通过建立二次形式的不连续多 Lyapunov函数候选,及已建立的模依赖平均驻留时间比率权衡方案,给出了含有不稳定子模的线性切换系统的稳定性及L2（l2）增益判据。