大時(shí)滯網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、本論文針對(duì)時(shí)滯大于一個(gè)采樣周期的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，考慮NCS中存在的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯、數(shù)據(jù)包丟失和外部擾動(dòng)等主要問(wèn)題，以控制網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量為基礎(chǔ)，圍繞著NCS的性能指標(biāo)，研究了NCS的建模、穩(wěn)定性分析、最優(yōu)控制、保成本控制、Hψ控制等問(wèn)題，主要研究成果如下： 1.針對(duì)具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)大時(shí)滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，通過(guò)模糊融合技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，將具有控制大時(shí)滯的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為控制不含時(shí)滯的系統(tǒng)。利用時(shí)滯出現(xiàn)的概率作為隸屬度，構(gòu)成全局T-S模糊模型。基于

2、模型設(shè)計(jì)了一種狀態(tài)觀測(cè)器，將計(jì)算擾動(dòng)抵消,并對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，給出了系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的條件。 2.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯可能大于一個(gè)采樣周期的情況，通過(guò)模糊融合技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，將具有控制時(shí)滯的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為控制不含時(shí)滯的系統(tǒng)。運(yùn)用Kalman濾波器進(jìn)行白噪聲最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)，解決了最優(yōu)擾動(dòng)抑制控制律的物理實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，然后給出了前饋-反饋?zhàn)顑?yōu)控制律的存在唯一性條件，并提出了控制律的具體設(shè)計(jì)算法。 3.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系

3、統(tǒng)中同時(shí)具有數(shù)據(jù)包丟失和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯的情況，通過(guò)Try-Once-Discarded,(TOD)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，將隨機(jī)時(shí)滯對(duì)系統(tǒng)的影響轉(zhuǎn)化為未知有界不確定項(xiàng)。在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯可能大于一個(gè)采樣周期的情況下，將網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模為具有事件率約束的異步動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(ADSs)。利用LMI方法的相關(guān)結(jié)論，給出網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分條件以及數(shù)據(jù)傳輸成功率應(yīng)滿足的范圍。 4.研究受外部持續(xù)擾動(dòng)的一類(lèi)不確定性非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制問(wèn)題。

4、提出了一種狀態(tài)變量代換，將控制時(shí)滯轉(zhuǎn)移到閉環(huán)控制回路之外，從而消除了時(shí)滯部分對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。利用內(nèi)模原理給出了系統(tǒng)的無(wú)靜差擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器設(shè)計(jì)方法。運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式技術(shù)，證明了保成本控制律的存在條件，并繪出了無(wú)靜差保成本控制器的設(shè)計(jì)方法。 5.研究一類(lèi)具有控制器增益攝動(dòng)的大時(shí)滯不確定非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的非脆弱保成本控制問(wèn)題。首先將具有隨機(jī)大時(shí)滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型化為具有不確定系數(shù)的時(shí)滯離散時(shí)間

5、系統(tǒng)模型。然后利用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式方法，設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋非脆弱保成本控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并且系統(tǒng)的性能指標(biāo)不超過(guò)某個(gè)確定的上界。同時(shí)給出非脆弱保成本控制律的存在條件和非脆弱保成本控制器的設(shè)計(jì)方法。 6.研究一類(lèi)大時(shí)滯不確定非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的H∞保成本控制問(wèn)題。首先將具有隨機(jī)大時(shí)滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型化為具有不確定系數(shù)的時(shí)滯離散時(shí)間系統(tǒng)模型。然后利用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式方法，給