有限通信能力下的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析與綜合.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出規(guī)模越來越大，集散化程度越來越高的特征，采用線路直連方式的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)已無法滿足這些控制需求。因此，近年來網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)得到了眾多學(xué)者的廣泛研究興趣。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)各部分是由通信網(wǎng)絡(luò)連接的，其優(yōu)勢包括配置簡單、費(fèi)用低廉等。然而通信網(wǎng)絡(luò)通信能力有限，它的引入將帶來一些相應(yīng)的問題，例如丟包、網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、量化、數(shù)據(jù)率和鏈路訪問限制等。由于這些網(wǎng)絡(luò)因素，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能將會(huì)降低甚至變得不穩(wěn)定。因此，

2、為了降低這些網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)因素帶來的負(fù)面影響，新的針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析和綜合方法就變得既有理論意義，也具有深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。特別地，本文將集中考慮有限通信能力下的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制和濾波問題。
　　首先，針對(duì)一類離散時(shí)間線性系統(tǒng)，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、丟包和量化因素，我們提出了一種新型的輸出反饋控制器。我們將丟包和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延同時(shí)建模為接收端中的有界時(shí)滯。對(duì)于量化問題，我們提出了一種新型的異步量化方法，其每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的動(dòng)態(tài)量化參數(shù)能在本地

3、更新，因此我們不再需要發(fā)送端和接收端保持同步的量化參數(shù)這一假設(shè)。我們將相應(yīng)的量化誤差轉(zhuǎn)化成為系統(tǒng)的有界誤差。通過構(gòu)建李雅普諾夫-克拉索夫斯基函數(shù)，我們推導(dǎo)了使閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件。此外，通過基于錐補(bǔ)線性化的算法，我們得到相應(yīng)的動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器增益。
　　然后，我們研究了考慮丟包和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的一類網(wǎng)絡(luò)非線性系統(tǒng)的H∞狀態(tài)反饋控制問題，該非線性系統(tǒng)由T-S模糊模型表征。丟包和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延被同時(shí)建模為接收端中的有界時(shí)滯。我們?cè)O(shè)

4、計(jì)了一種最優(yōu)分段補(bǔ)償器來估計(jì)在傳輸中丟失或延遲的數(shù)據(jù)包，通過該方法閉環(huán)系統(tǒng)能得到更優(yōu)的H∞性能?；谝粋€(gè)分段李雅普諾夫函數(shù)，我們通過解一系列線性矩陣不等式推導(dǎo)出了該最優(yōu)分段補(bǔ)償器和分段控制器的增益。
　　我們同時(shí)也研究了一類由T-S模糊模型表征的非線性系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化濾波器設(shè)計(jì)方法?？紤]網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、丟包和量化因素，我們提出了一種網(wǎng)絡(luò)非線性系統(tǒng)的濾波統(tǒng)一框架。我們采用動(dòng)態(tài)量化器來解決傳統(tǒng)靜態(tài)量化器中的飽和和死區(qū)問題，丟包和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延

5、被同時(shí)建模為接收端中的有界時(shí)滯。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種分段濾波器使得濾波誤差系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。基于一個(gè)分段李雅普諾夫函數(shù)，通過解一系列線性矩陣不等式我們得到了相應(yīng)的濾波器參數(shù)。
　　最后，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的非線性四旋翼飛行器，我們提出了其建模和控制方法，該網(wǎng)絡(luò)化非線性飛行器由一個(gè)T-S模糊模型逼近。我們同時(shí)考慮了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和丟包因素?；谝粋€(gè)公共李雅普諾夫函數(shù)，通過一系列線性矩陣不等式，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模糊控制器，其能使閉環(huán)飛行器系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。仿真