[论文解读] Dynamic Event Generators for Event-Triggered Control Systems

Antoine Girard|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2013

Stability and Control of Uncertain Systems被引用 9

一句话总结

本文通过引入内部动态变量，提出用于事件触发控制系统的动态事件生成器，以提升性能。该方法确保闭环稳定性，保证的最小执行间隔时间大于静态生成器，且减少时间波动性，从而实现更可预测的系统行为，并显著延长平均执行间隔时间。

ABSTRACT

Abstract. In this paper, we introduce a new class of event generators for event-triggered control systems. The main contribution lies in the introduction of an internal dynamic variable, which motivates the proposed name of dynamic event generators. The stability of the resulting closed loop system is proved and the influence of design parameters on performances is discussed. It is also shown that the guaranteed lower bound on inter-execution times using a dynamic event generator cannot be smaller than that obtained for a classical static event generator. Some numerical results are provided to support these statements. They show that the inter-execution times are significantly larger in average and that their variability is smaller thus rendering the behavior of the closed loop system more predictable. 1.

研究动机与目标

• 为解决静态事件生成器在事件触发控制系统中的局限性，特别是执行间隔时间的可预测性与性能问题。
• 设计一类新型事件生成器，通过引入内部动态以改善系统行为与稳定性。
• 分析设计参数对系统性能与稳定性的影响。
• 证明动态事件生成器在执行间隔时间下限方面不劣于甚至优于静态生成器。
• 通过数值结果表明，动态事件生成器可实现更长的平均执行间隔时间，并降低波动性。

提出的方法

• 所提方法在事件生成器中引入内部动态变量，以自适应地确定控制更新的触发时机。
• 该动态变量按照微分方程演化，影响事件触发的阈值。
• 通过基于李雅普诺夫的分析方法，证明闭环系统的稳定性，确保在所提触发机制下实现渐近稳定。
• 通过调节动态变量的设计参数，影响系统性能，包括执行间隔时间与系统鲁棒性。
• 与经典静态事件生成器进行对比，以建立执行间隔时间的理论边界。
• 开展数值仿真以验证理论结果，并展示性能提升。

实验结果

研究问题

• RQ1 在事件生成器中引入内部动态变量，对闭环系统的稳定性有何影响？
• RQ2 设计参数对动态事件生成器的性能与执行间隔时间特性有何影响？
• RQ3 动态事件生成器能否保证大于静态事件生成器的最小执行间隔时间？
• RQ4 动态与静态事件生成器在执行间隔时间波动性方面有何差异？
• RQ5 动态事件生成器在多大程度上提升了控制系统的可预测性？

主要发现

• 采用动态事件生成器的闭环系统，在所提触发机制下被证明是稳定的。
• 动态事件生成器保证的最小执行间隔时间不低于经典静态事件生成器的水平。
• 数值结果表明，使用动态事件生成器时，平均执行间隔时间显著延长。
• 执行间隔时间的波动性显著降低，从而实现更可预测的系统行为。
• 动态事件生成器通过延长平均执行间隔时间，在保持或提升稳定性保证的同时，改善了系统性能。