多干扰下马尔可夫跳跃系统复合 disturbance-observer 输出反馈控制与被动控制策略

本文探讨了马尔可夫跳跃系统（Markovian Jump Systems, MJS）中复合干扰观察器（Composite Disturbance Observer, CDOB）为基础的输出反馈控制与被动控制策略，针对非线性及多干扰情况。研究焦点在于处理多种干扰类型：一种是假设为有界的向量，而另一种则是通过外源系统描述并可能包含扰动项。目标是设计一种CDOB输出反馈控制器，以确保系统在存在这些复杂不确定性时仍能保持稳定性和性能。 首先，作者引入了马尔可夫跳跃系统的数学模型，这种系统具有随机切换的特性，使得系统动态行为变得难以预测。在这种背景下，复合干扰观察器的作用至关重要，它能够有效地估计和补偿系统中的不确定因素，包括外部扰动和内部非线性效应。 CDOB设计的核心在于构造一个观察器，它不仅能够观测到系统中的主要干扰，还能通过分层结构同时处理不同类型的干扰。通过结合Lyapunov稳定性理论和随机控制理论，作者提出了一种新颖的控制设计方法，旨在最小化系统误差并确保闭环稳定性。这种方法考虑了状态、输出以及干扰之间的交互，从而提高了控制的有效性和鲁棒性。 文章进一步分析了控制器的设计条件，包括矩阵的秩条件和线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities, LMIs），这些条件有助于确定控制器的存在性和参数优化。通过将被动控制思想融入CDOB框架，文章还讨论了如何通过选择适当的控制器参数，使系统在遭受干扰时能自动减小其内部能量，从而实现被动抵抗干扰的能力。 为了验证其理论结果，文中给出了具体的设计步骤和实例分析，包括数值仿真和稳定性分析。通过比较带有CDOB输出反馈控制的系统性能与传统方法，展示了CDOB在处理多干扰马尔可夫跳跃系统时的优势。 本研究为马尔可夫跳跃系统中复合干扰观察器的输出反馈控制与被动控制提供了一种有效的解决方案，对于实际工业系统如电力系统、航空航天等领域中的控制设计具有重要的工程价值。它不仅扩展了现有控制理论的应用范围，而且提高了系统在面对复杂环境下的适应性和可靠性。