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混合系统分析与应用

作　者: 张红涛
导　师: 刘新芝
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统工程
关键词: 混合系统切换系统稳定性可控性脉冲控制 H_∞控制混沌保密通信
分类号: N941.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 285次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

一个复杂混合系统中可同时包含若干种连续过程和若干种离散过程,这些不同性质的过程交替发生,相互作用。本文以混合系统切换模型为研究对象,对具有脉冲控制、反馈控制以及扰动的受控系统的稳定性、鲁棒控制、能控能观性进行了详细的分析。同时,简单地介绍了混合系统在工业实践中的应用,尤其是混沌混合系统在保密通信中应用开发。首先,论文介绍了混合系统的发展概况以及现有的混合系统控制理论,结合实际生产,提出了一种伴随有切换脉冲或者施加了脉冲控制的切换系统数学模型――脉冲切换系统。然后,分别从稳定性、鲁棒控制、能控能观性三方面入手,对脉冲切换系统进行详细而深入的研究。利用 Lyapunov 函数法,得到了脉冲切换系统的渐近稳定性、鲁棒稳定性的充分条件;通过H∞控制方法,得到了系统内稳和具有γ 特性的充分条件,设计出了一个基于 MATLAB 的鲁棒H∞控制器;简要的介绍了现有的切换系统能控能观性理论,在此基础上,提出了脉冲切换系统的能控性条件,并通过一些数值例子验证了文中理论的有效性。最后,我们举例介绍了混合系统在工业生产中的应用。混合系统是一种复杂的非线性系统,通过选择适当的切换规则,混合系统能产生混沌。我们简要地分析了系统产生混沌的机理和混沌系统的动力学行为,阐述了混沌同步的原理和现有的同步方法,然后,逐一介绍了几种混沌同步在保密通信中的实现方案,并简单地概述了我们实验室的混沌同步保密通信的实验开发。本论文是在现有的切换系统理论基础上展开研究的,主要针对的是一类脉冲线性切换系统。在文末,我们对今后在混合系统方面要做的研究工作作了展望与设想。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-21
  1.1 背景与意义  8-9
  1.2 混合系统理论的发展概况  9-10
  1.3 混合系统模型描述  10-15
  1.4 混合系统分析  15-17
  1.5 混合系统产生混沌  17-19
  1.6 混沌同步在保密通讯中的应用  19-21
2 混合系统的稳定性分析  21-41
  2.1 脉宽调制(PWM)变换器实例分析  21-24
  2.2 PWM 变换器稳定性分析  24-30
  2.3 具有扰动的脉冲切换系统的稳定性分析  30-41
3 混合系统的鲁棒控制  41-52
  3.1 H∞鲁棒控制介绍  41
  3.2 脉冲切换系统的 H∞控制  41-52
4 混合系统的能控能观性分析  52-65
  4.1 线性切换系统的能控能观性理论  52-55
  4.2 脉冲切换系统的能控能观性分析  55-65
5 混合系统产生混沌  65-76
  5.1 经典混沌系统介绍  65-67
  5.2 切换系统产生混沌  67-76
6 混沌同步在保密通信中的应用  76-88
  6.1 混沌同步方法  77-81
  6.2 混沌同步保密通信  81-84
  6.3 混沌同步保密通信系统实验开发  84-88
总结与展望  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-96
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文目录  96

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