具有量化誤差的NCS時(shí)滯依賴(lài)魯棒容錯(cuò)控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(NetworkedControlSystem，NCS)是以通訊網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接而構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。隨著NCS的高速發(fā)展及其對(duì)可靠性、安全性越來(lái)越高的要求，NCS的容錯(cuò)控制得到了高度重視。在對(duì)NCS進(jìn)行容錯(cuò)控制研究時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)的介入，給NCS的建模、分析和設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包、信息量化等等?？v觀近年來(lái)NCS容錯(cuò)控制研究成果，對(duì)于同時(shí)考慮時(shí)變時(shí)延、丟包和量化誤差且具有參數(shù)不確定性的

2、NCS，以時(shí)滯依賴(lài)的方法進(jìn)行魯棒容錯(cuò)控制研究的結(jié)果還少有報(bào)道。
　　 基于此，本文首先考慮當(dāng)被控對(duì)象的全部狀態(tài)完全可測(cè)時(shí)，采用狀態(tài)反饋策略，以不確定NCS為研究對(duì)象，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包和信息量化誤差對(duì)系統(tǒng)的影響，基于狀態(tài)多時(shí)延模型，通過(guò)構(gòu)造時(shí)滯且量化誤差依賴(lài)的Lyapunov-Krasovskii泛函，運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMI方法，在傳感器或執(zhí)行器故障情況下，研究了不確定NCS的魯棒完整性以及當(dāng)系統(tǒng)具有

3、未知有界擾動(dòng)時(shí)的魯棒H∞完整性問(wèn)題，推證出了使不確定NCS具有魯棒完整性及魯棒H∞完整性的判決準(zhǔn)則以及相應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)方法。還以執(zhí)行器失效故障為例，進(jìn)一步討論了故障NCS穩(wěn)定運(yùn)行的最大允許時(shí)延和最大允許量化誤差，并以此為依據(jù)對(duì)H∞性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，給出了魯棒H∞最優(yōu)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法。
　　 其次考慮當(dāng)被控對(duì)象的全部狀態(tài)不完全可測(cè)時(shí)，采用動(dòng)態(tài)輸出反饋策略，以不確定NCS為研究對(duì)象，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包和信息量化誤差對(duì)系

4、統(tǒng)的影響，基于狀態(tài)多時(shí)延模型，通過(guò)構(gòu)造時(shí)滯且量化誤差依賴(lài)的Lyapunov-Krasovskii泛函，運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMI方法，在傳感器或執(zhí)行器故障情況下，研究了不確定NCS的魯棒完整性和魯棒H∞完整性問(wèn)題，推證出了使不確定NCS具有魯棒完整性及魯棒H∞完整性的判決準(zhǔn)則，并利用矩陣分離引理，有效地將非線性項(xiàng)進(jìn)行分離，給出了相應(yīng)魯棒容錯(cuò)控制器的設(shè)計(jì)方法。進(jìn)而也討論了執(zhí)行器故障NCS穩(wěn)定運(yùn)行的最大允許時(shí)延，并據(jù)此對(duì)H∞性能

5、指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化，給出了魯棒H∞最優(yōu)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法。
　　 最后，采用相應(yīng)算例對(duì)以上的理論結(jié)果進(jìn)行了正確性和有效性的仿真研究。由于模型中考慮了時(shí)延下界，且構(gòu)造了時(shí)滯、量化誤差共同依賴(lài)Lyapunov-Krasovskii泛函，證明過(guò)程中引入了適當(dāng)自由權(quán)矩陣變量未進(jìn)行交叉項(xiàng)放大處理，這均可減少結(jié)果的保守性。而對(duì)于最大允許時(shí)延和最大允許量化誤差的分析可以在確保系統(tǒng)不失穩(wěn)的前提下，進(jìn)行NCS的優(yōu)化調(diào)度控制，并可據(jù)此分析結(jié)果保守性的大