具有時延和丟包的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)分析和控制.pdf

1、網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)（networked control system，NCS）是由傳感器、控制器、執(zhí)行器等諸多節(jié)點經(jīng)通信網(wǎng)絡形成的閉環(huán)實時反饋控制系統(tǒng)。隨著控制與網(wǎng)絡技術的交叉融合，克服NCS中的諸多難點（如網(wǎng)絡誘導時延、數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點驅(qū)動方式和擾動等），將NCS應用于物聯(lián)網(wǎng)這一新領域是具有重大的學術價值和可觀的經(jīng)濟效益的。
　　因此，本文針對NCS中網(wǎng)絡誘導時延、數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點驅(qū)動方式、擾動等不確定因素，結(jié)合不確定系統(tǒng)方法、LM

2、I方法、Markov鏈跳變和魯棒控制理論，研究NCS的建模、穩(wěn)定性分析、魯棒性能分析和控制器設計。本文的主要工作和成果如下:
　　1.研究了存在時變網(wǎng)絡誘導時延和擾動的NCS魯棒H∞控制器設計問題。其中，網(wǎng)絡時延的不確定性被轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的不確定性;擾動存在于網(wǎng)絡雙通道中，且具有不同特性。采用狀態(tài)反饋控制器，將NCS建模為離散時間線性不確定系統(tǒng)。給出了使閉環(huán)系統(tǒng)漸進穩(wěn)定且滿足最優(yōu)噪聲衰減性能指標γ的一個充分條件，進而給

3、出了魯棒H∞控制器設計方法。
　　2.研究了存在時變時延和丟包的NCS的鎮(zhèn)定問題。其中，時變時延和丟包均存在于網(wǎng)絡雙通道中，且丟包過程是異步相互獨立的。將網(wǎng)絡時延的不確定性轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的不確定性，并將NCS建模為具有四個事件率約束的異步動態(tài)系統(tǒng)。以LMI形式給出了使系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的四個充分條件，進而給出了狀態(tài)反饋控制器的設計方法。
　　3.研究了存在時變時延、擾動及隨機丟包影響下的NCS魯棒H∞控制器設計問題。其

4、中，時變時延、擾動和丟包均存在于網(wǎng)絡雙通道中，且丟包服從Markov鏈特性。用一個恒定值和一個不確定值來表示時變時延，且不確定值部分被轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，并將NCS描述為具有四個子系統(tǒng)的Markov跳變線性系統(tǒng)模型。采用LMI方法給出了NCS隨機穩(wěn)定且滿足一定的H∞性能指標γ的四個充分條件，進而給出了動態(tài)輸出反饋魯棒H∞控制器設計方法。
　　在上述各個研究成果中均對應給出了仿真算例，仿真結(jié)果驗證了所提方法的正確性和有效性。進