BIBO稳定网络系统：随机容错设计与控制器构建

本文主要探讨了"具有BIBO稳定的网络系统随机容错设计"这一主题，针对网络化控制系统的研究具有重要的实际意义。网络化系统作为一种新兴的控制系统，通过网络连接传感器、控制器和执行器，实现了信息的高效共享和远程控制，显著提升了系统的灵活性和效率，被广泛应用于如智能交通、航空航天和电气化运输等领域。然而，这些系统的复杂性和网络环境的不确定性带来了诸多挑战，如网络传输延迟、数据丢包和设备故障，这可能导致控制性能下降和系统稳定性降低。 论文关注的核心问题是网络化控制系统在面对传感器和执行器的随机失效故障时如何保持BIBO（Bounded Input Bounded Output，有界输入有界输出）稳定性。BIBO稳定性是控制系统的基本性能指标，确保了系统对于任何有限的输入信号，其输出信号也始终保持在有限范围内，这对于保障系统的安全性至关重要。 作者通过Lyapunov稳定性理论，结合线性矩阵不等式（LMI）方法，构建了一种新颖的分析框架。他们假设传感器和执行器的故障可以用伯努利随机变量序列来表示，这种模型考虑了故障发生的概率性质。通过对反馈增益矩阵进行分解，作者找到了在传感器和执行器故障情况下，网络控制系统仍然保持均方BIBO稳定的具体条件。这是一项关键的理论贡献，因为它提供了一种量化网络系统稳定性的工具，有助于设计出更为稳健的容错控制策略。 在得到稳定条件后，文章进一步提出了一个系统随机容错控制器的设计方法。这个设计旨在通过处理潜在的故障情况，确保即使在网络故障频繁的情况下，系统仍能维持基本的性能和稳定性。作者通过数值实例验证了他们的方法在实际应用中的有效性，这不仅展示了理论的实用性，也为其他研究者提供了实践指导。 这篇论文深入探讨了网络化控制系统在随机故障环境下的稳定性和容错设计问题，采用严谨的数学工具，为提高这类系统的可靠性和鲁棒性提供了有价值的理论支持。对于计算机工程与应用领域的研究人员以及实际系统设计者来说，这篇研究具有很高的参考价值。