基于量化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制分析和綜合研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是將被控對(duì)象、傳感器、控制器和執(zhí)行器通過(guò)共享網(wǎng)絡(luò)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的價(jià)格低廉易于維護(hù)因此而得到廣泛的應(yīng)用，如遠(yuǎn)程醫(yī)療、航空系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化等。然而盡管網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，仍然會(huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)與難題，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制中數(shù)據(jù)傳輸難免會(huì)發(fā)生丟失，比如網(wǎng)絡(luò)堵塞或者節(jié)點(diǎn)之間碰撞等，對(duì)于有些數(shù)字信號(hào)不易被編碼，因此在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中加入了量化器，從此又帶入了量化誤差，因此在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中研究的主要是

2、這兩個(gè)問(wèn)題。同時(shí)也給出了很多相應(yīng)的方法，在處理網(wǎng)絡(luò)丟包的過(guò)程中有兩種模型，一種是貝努力二進(jìn)制模型，就是用一個(gè)隨機(jī)變量取零和一來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)丟包的情況，這種模型簡(jiǎn)單。第二種模型為馬爾科夫跳變模型，這種模型能充分反映網(wǎng)絡(luò)丟包的情況，將丟包與否作為兩種相互轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。在研究量化誤差的時(shí)候也引進(jìn)了兩種方法，一種是針對(duì)對(duì)數(shù)量化誤差的，可將其轉(zhuǎn)化為魯棒問(wèn)題；第二種是針對(duì)線性量化誤差的，可將其轉(zhuǎn)化為誤差方差，并求其最優(yōu)解。
　　 本文主要基于嚴(yán)格

3、線性矩陣不等式(LMI)的方法研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定條件，包括了傳輸時(shí)滯，數(shù)據(jù)丟包，數(shù)據(jù)量化，數(shù)據(jù)量化中包括對(duì)數(shù)量化和線性量化；并且分別采用了貝努力二項(xiàng)分布和馬爾可夫?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。主要工作歸納如下：
　　 1.研究了基于線性量化的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們?cè)谠O(shè)計(jì)觀測(cè)器時(shí)考慮了觀測(cè)信號(hào)的量化，以及量化后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)非完美的頻道傳輸時(shí)有數(shù)據(jù)損失的發(fā)生。針對(duì)量化誤差和數(shù)據(jù)損失我們?cè)O(shè)計(jì)的觀測(cè)器能保證閉環(huán)系統(tǒng)有界穩(wěn)定且增益

4、陣L最優(yōu)。最后，數(shù)值仿真例子驗(yàn)證了此提出的有效性和可行性。而且得出了量化密度，數(shù)據(jù)丟包概率與所設(shè)計(jì)的觀測(cè)器增益矩陣的關(guān)系。
　　 2.對(duì)于對(duì)數(shù)量化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，在研究中考慮了測(cè)量信號(hào)的量化，以及量化后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)非完美的頻道傳播時(shí)有數(shù)據(jù)損失的發(fā)生。針對(duì)量化誤差和數(shù)據(jù)損失，我們得到了控制器和觀測(cè)器并使得閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。最后，數(shù)值仿真例子驗(yàn)證了此提出方法的有效性和可行性，而且得出了量化誤差、數(shù)據(jù)丟包概率與所設(shè)計(jì)的控制