基于輸入延時法的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)分析及控制方法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制成為了控制領(lǐng)域的一個重要研究方向，而且必將得到更多的關(guān)注。所謂網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是一種集合了通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，信號的傳輸是通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)控制系統(tǒng)的工作模式，具有低成本、易于安裝維護(hù)、高靈活性和高可靠性等便利，并已應(yīng)用到電力系統(tǒng)、汽車工業(yè)、航天系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、機(jī)械制造行業(yè)等多個領(lǐng)域。然而，網(wǎng)絡(luò)傳輸本身所存在

2、的延時、丟包、數(shù)據(jù)包亂序等問題無疑會對控制系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響，為系統(tǒng)的分析和控制帶來新的挑戰(zhàn)。
　　本文針對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)因素對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，對具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時、丟包和數(shù)據(jù)包亂序的傳輸受限的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及相關(guān)控制方法進(jìn)行研究，降低保守性。主要開展了以下幾個方面的研究工作:
　　1.線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與鎮(zhèn)定利用輸入延時方法對一類具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時、丟包和數(shù)據(jù)包亂序的線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模，建立了線性連續(xù)區(qū)間

3、時變延時系統(tǒng)模型。針對用于描述網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時、丟包及數(shù)據(jù)包亂序的綜合延時的特點(diǎn)，利用時滯分割方法與Jensen不等式，獲取保守性較小的穩(wěn)定性判據(jù)及狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，討論綜合延時非均勻分布情況下的系統(tǒng)建模問題，建立隨機(jī)系統(tǒng)模型，進(jìn)一步給出均方穩(wěn)定性判據(jù)及控制器設(shè)計(jì)方法。
　　2.不確定網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)魯棒保性能控制基于具有區(qū)間時變延時的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，研究一類范數(shù)有界不確定網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的魯棒保性能控制問題。通過引

4、入時滯中點(diǎn)法，充分利用時滯上下界的信息，構(gòu)造新的Lyapunov-Krasovskii泛函，進(jìn)而利用Jensen不等式以及矩陣函數(shù)的凸性等方法獲得保守性小的保性能穩(wěn)定性準(zhǔn)則，并在此基礎(chǔ)上給出保性能控制器的設(shè)計(jì)方法，通過數(shù)值實(shí)例證明該方法的有效性。
　　3.外部擾動作用下，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的H∞控制針對外部擾動對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，在所建立的線性連續(xù)區(qū)間時變延時系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，綜合利用時滯分割法、時滯中點(diǎn)法、Jensen不等式以及矩陣函

5、數(shù)的凸性等方法，給出網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)在具有H∞性能指標(biāo)γ情況下的穩(wěn)定性準(zhǔn)則，通過線性化方法給出基于線性矩陣不等式的次優(yōu)H∞控制器的設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究狀態(tài)不可測情況下網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的H∞控制問題，提出基于觀測器的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的H∞控制器存在的充分條件，并對此種情形下，觀測器和狀態(tài)反饋控制器進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)。
　　4.非線性Lurie網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析與鎮(zhèn)定研究非線性Lurie網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定問題，