若干類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制器設(shè)計.pdf

1、通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)化的控制模式與傳統(tǒng)的點對點連接的控制結(jié)構(gòu)相比，避免了節(jié)點間專線的敷設(shè)，方便安裝與維護，提高系統(tǒng)的診斷能力、增加系統(tǒng)的靈活性和可靠性，并能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，使系統(tǒng)資源通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)共享。目前，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已在工業(yè)制造、交通系統(tǒng)、電力、無人飛行器等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是網(wǎng)絡(luò)的引入同時也產(chǎn)生了一些新問題，如:網(wǎng)絡(luò)時延、數(shù)據(jù)丟失等。這些問題將不可避免地影響系統(tǒng)的性能，甚至使系統(tǒng)失穩(wěn)。因此，

2、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題變得非常復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已成為控制領(lǐng)域研究的熱點之一。
　　本文對存在時延和數(shù)據(jù)包丟失等因素影響的若干類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及控制器設(shè)計等問題進行了深入的研究。利用Lyapunov穩(wěn)定性理論及線性矩陣不等式方法，給出了網(wǎng)絡(luò)因素影響下的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定條件和控制器設(shè)計方法。本文的主要研究成果包括以下幾個方面:
　　研究了具有時延和數(shù)據(jù)包隨機丟失的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制問題，將系統(tǒng)建模為一類含有

3、服從伯努利分布的隨機變量的控制系統(tǒng)，給出了使閉環(huán)系統(tǒng)指數(shù)均方穩(wěn)定的狀態(tài)反饋控制器存在的充分條件和設(shè)計方法。并在此基礎(chǔ)之上，分別研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的H∞控制和保性能控制。所給出的實例仿真說明了所用方法的有效性。
　　針對具有網(wǎng)絡(luò)時延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，假設(shè)傳感器由時間驅(qū)動，控制器和執(zhí)行器由事件驅(qū)動，設(shè)計了基于觀測器的狀態(tài)反饋控制器。所得到的基于觀測器的控制器對系統(tǒng)矩陣不要求可逆。實例仿真說明了所用方法的有效性及優(yōu)越性。
　　對于一

4、類非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)只存在于傳感器節(jié)點和控制器節(jié)點之間，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和傳感器故障環(huán)境下，設(shè)計了觀測器，建立了基于觀測器的閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型，利用Lyapunov穩(wěn)定理論，及線性矩陣不等式方法并結(jié)合自由權(quán)矩陣，給出了使閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件，及觀測器和容錯控制器協(xié)同設(shè)計方法。所給出的實例仿真說明了所用方法是有效的及可行的。
　　對于一類正則、無脈沖和線性定常的廣義被控對象，研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的H∞動態(tài)輸出反饋控制問題。