随着现代工业的持续发展，对控制系统中应用共享数据网络的需求也与日俱增，尤其是德国提出的“工业4.0”更是强调普遍的互联互通，复杂网络控制系统应运而生。将通信网络应用于控制系统是控制领域的一大进步，更是当前国家技术发展的重要课题。近年来，越来越多的学者加入到网络系统的研究上来，总结出了网络环境中复杂系统研究的三大核心内容：网络时延的补偿算法；网络拥塞对系统性能的影响；网络系统的动力学控制算法。当前，大多数研究集中在网络诱导时延、时变传输周期、数据包乱序与丢失、网络调度、时钟同步、网络带宽受限等方面，然而在实际应用过程中，由于网络媒介的存在，极易出现各种外部扰动现象，而且人们更关心的是系统的暂态性能，因此受扰复杂网络系统的分析与综合研究迫在眉睫。笔者针对执行器饱和受限的网络系统进行有限时间稳定性分析，把饱和系统理论、有限时间控制理论应用到复杂网络系统，建立执行器饱和受限复杂网络系统有限时间分析与控制的理论和方法。非完整系统由于其在移动机器人、轮式车辆和欠驱动卫星等领域的重要应用而受到广泛关注。由于物理和性能要求，许多实际系统在运行过程中通常会受到状态/输出约束。受约束的系统的控制设计已成为一个重要的研究课题。而且，在许多实际应用中，人们期望系统轨迹在有限时间内收敛到平衡点。为此，笔者通过设计新颖的tan-型障碍Lyapunov函数来处理时变输出约束，解决具有非匹配不确定性和时变输出约束的链式非完整系统的镇定问题。在满足输出约束下，所设计控制器使得系统状态在固定时间内收敛到零点。另外，切换非线性系统作为典型的混杂动态系统，由于其在电力系统、机械系统、飞机和交通系统控制中的广泛应用，在过去几十年受到广泛关注。许多实际应用如导弹制导，都期望有预先设定的收敛时间。笔者研究了具有切换有理数幂阶的一般切换非线性系统的全局预设时间控制与镇定问题。首次开展切换非线性系统的全局预设时间镇定研究，提出了新的时标变换，并给出了基于公共坐标变换的系统设计方法。本书的出版受到河南省重点研发与推广专项（科技攻关）项目、河南省高等学校青年骨干教师培养计划（2019GGJS192）、河南省高等学校重点科研项目（23B110001）的支持。本书可作为信息与控制类专业研究生学习参考，也适用于其他相关领域研究生参考，还可供信息与控制及相关专业高等院校高年级大学生、教师和广大科技工作者、工程技术人员参考。本书主要总结了笔者的主要研究工作，也借鉴了袁付顺教授、高芳征博士的部分工作，在此一并表示感谢！由于笔者水平有限，不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

本书比较全面地介绍了作者和国内外学者近年来在网络系统、复杂系统性能分析与控制设计方面的研究成果。书中主要介绍了网络系统和复杂系统的离散, 连续, 随机, 模糊, 非线性等多种模型建立的方法, 在此基础上结合Lyapunov稳定性理论、有限时间稳定性理论对系统的渐近稳定性, 指数稳定性, 均方指数稳定性, 有限时间稳定性, 固定时间稳定性及设定时间稳定性等进行了研究。利用线性矩阵不等式等方法得到了系统的状态反馈, 输出反馈, 有限时间、固定时间、设定时间, 变结构控制的设计算法。随后, 本书还考虑到执行器饱和对系统性能的影响, 探讨了抗饱和状态反馈控制设计算法。最后, 本书对不同类型的复杂网络系统给出了具体的应用算例, 并进行了模拟仿真。

第1章绪论1.1基于网络的复杂系统的研究现状1.2网络系统与复杂系统研究的热点问题1.2.1时延、数据包丢失、网络拥塞等问题1.2.2执行器饱和问题1.2.3有限时间控制问题1.3本书的研究目的1.4本书的主要内容第2章时延网络系统的有限时间镇定与控制2.1问题描述2.2主要结果2.3数值算例2.4小结第3章受扰不确定网络系统的有限时间稳定性分析与控制3.1时延网络系统模型建立3.2主要结果3.2.1有限时间镇定条件3.2.2有限时间控制设计3.3仿真算例3.4小结第4章T-S模糊网络系统的有限时间稳定性分析与控制4.1问题描述4.2主要结果4.3数值算例4.4小结第5章不确定时延离散网络系统的变结构保成本控制5.1问题描述5.2变结构保成本控制设计5.2.1滑模控制器的设计5.2.2滑模流形的稳定性及变结构保成本控制器设计5.3数值仿真5.4小结第6章执行器饱和受限不确定时延复杂系统的抗饱和控制6.1问题描述6.2主要结果6.3仿真算例6.4小结第7章基于线性矩阵不等式方法的复杂生态系统的抗饱和控制7.1模型的建立7.2主要结果7.3仿真算例7.4小结第8章饱和约束下的复杂生态系统的稳定性分析与控制8.1模型建立8.2主要结果8.3小结第9章不确定离散时延非匹配复杂大系统的滑模变结构控制9.1问题描述9.2主要结果9.3数值算例9.4小结第10章基于自适应模糊变结构控制的复杂生态系统的稳定性分析与控制10.1模型建立10.2滑模面的设计10.3变结构控制器设计10.4仿真算例第11章不确定时变输出约束非完整复杂系统的固定时间镇定与控制11.1问题描述11.2预备知识11.3主要结果11.3.1一个新颖的tan-型BLF11.3.2子系统的固定时间镇定11.3.3x0-子系统的固定时间镇定11.4仿真例子11.5小结第12章切换有理数幂阶非线性复杂系统的全局预设时间镇定与控制12.1问题描述12.2预备知识12.3预设时间镇定12.3.1时标变换12.3.2时域s内的有限时间控制设计12.3.3时域t内的预设时间控制设计12.4应用例子12.5小结第13章随机输入时延非线性复杂系统的指数稳定控制13.1问题描述13.2主要结果13.3仿真算例13.4小结第14章随机时延不确定模糊复杂系统的指数稳定控制14.1问题描述14.2指数镇定条件及模糊控制器设计14.3基于区间分布时延的网络系统模型建立14.4系统均方指数稳定条件及模糊控制器设计14.5小结附录1第11章式(11.33)的证明附录2第12章命题12.3.1的证明