存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法

本发明属于计算机网络控制，具体涉及一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法。

背景技术：

1、马尔可夫跳变系统是一类由多个子系统组合而成的混杂系统，当外部环境或者系统内部结构和参数发生变化时，其动态特性也随之变化，任意时刻只有一个子系统处于工作状态，各个子系统之间的跳变是随机的，但是服从一定的转移概率。

2、然而，在实际运用中，马尔科夫跳变系统中不可避免存在因网络引入带来的如通信堵塞、概率未知、数据丢失、异步等问题，这将使马尔科夫跳变系统性能恶化，甚至导致系统不稳定。

3、因此，针对上述问题，予以进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，旨在解决现有技术中存在的马尔科夫跳变系统在网络中出现的通信堵塞、概率未知、数据丢失、异步的技术问题。

2、为达到以上目的，本发明提供一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：建立离散马尔科夫跳变系统模型；

4、步骤s2：构建事件触发控制机制；

5、步骤s3：设计异步触发控制器；

6、步骤s4：引入伯努利丢包模型；

7、步骤s5：针对所建立的模型和设计的控制器，形成闭环动态系统；

8、步骤s6：基于闭环动态系统，获得控制器增益矩阵和最大耗散性能γ*。

9、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s1具体实施为以下步骤：

10、步骤s1.1：首先建立离散马尔科夫跳变系统，形式如下：

11、

12、其中,分别表示系统状态、被控输出、控制输入和扰动输入,且wk∈l[0,+∞)；矩阵为具有适当维数的已知实矩阵，βk是一个马尔可夫跳变过程；

13、步骤s1.2：设计马尔可夫跳变信号βk，网络控制系统有以下转移概率：

14、pr{βk+1＝t|βk＝s}＝θst；

15、其中，

16、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s2的事件触发控制机制具体实施为：

17、

18、其中，ε>0为触发器阈值，g为待设计的加权矩阵，为上次传输的状态，xk为当前系统状态，当以上条件为真时，xk无法传输，否则将被传输；

19、采用零阶保持器，则控制器所接受的信号为：

20、

21、令传输误差则触发控制方法简化为：

22、

23、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s3具体实施为以下步骤：

24、步骤s3.1：首先设计异步控制器，形式如下：

25、

26、其中,表示待求控制器增益，控制器与原系统模态异步，系统模态βk通过条件概率转移矩阵φ＝[φsg]影响控制器模态σk；

27、步骤s3.2：该控制器有以下条件概率：

28、pr{σk＝g|βk＝s}＝φsg；

29、其中，

30、步骤s3.3：(考虑到实际工程中获得关于条件概率的所有信息非常困难，因此，研究了一种更复杂的情况)条件概率部分未知，具体情况如下：

31、

32、其中，“？”表示未知概率，对于定义其中：

33、

34、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s4的伯努利丢包模型具体实施为：

35、

36、其中，αk表示伯努利过程，且满足pr{αk＝1}＝α，当αk＝1，即发送成功时，当αk＝0，即发送失败时，

37、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s5具体实施为：

38、首先，定义βk＝s,βk+1＝t,σk＝g；

39、其次，结合各个公式闭环动态系统如下：

40、

41、其中,

42、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤s6具体实施为：

43、基于闭环动态系统，获得所述控制器增益矩阵和最大耗散性能γ*；

44、利用凸优化算法处理控制器增益矩阵和最大耗散性能γ*，得到控制器的增益矩阵kg。

45、为达到以上目的，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法的步骤。

46、为达到以上目的，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法的步骤。

47、本发明的有益效果为：

48、针对存在概率未知和丢包的网络化马尔可夫跳变系统研究了事件触发器和异步耗散控制器联合设计问题。引入的基于事件的触发机制能够减少数据传输。提出的一种执行器输入不为0的伯努利丢包模型可以解决执行器长期零输入的问题。以上能够更好地解决通信堵塞现象，充分地利用网络系统资源。

技术特征：

1.一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，步骤s1具体实施为以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，步骤s2的事件触发控制机制具体实施为：

4.根据权利要求3所述的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，步骤s3具体实施为以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，步骤s4的伯努利丢包模型具体实施为：

6.根据权利要求5所述的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，步骤s5具体实施为：

7.根据权利要求6所述的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，其特征在于，步骤s6具体实施为：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，包括步骤S1：建立离散马尔科夫跳变系统模型；步骤S2：构建事件触发控制机制；步骤S3：设计异步触发控制器；步骤S4：引入伯努利丢包模型；步骤S5：针对所建立的模型和设计的控制器，形成闭环动态系统；步骤S6：基于闭环动态系统，获得控制器增益矩阵和最大耗散性能γ<supgt;*</supgt;。本发明公开的一种存在丢包和概率未知的跳变系统事件触发异步控制方法，旨在解决现有技术中存在的马尔科夫跳变系统在网络中出现的通信堵塞、概率未知、数据丢失、异步的技术问题。

技术研发人员：陈惠英,姜明帅,刘卫俊,李祖欣
受保护的技术使用者：湖州师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17