大時滯網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的研究.pdf

1、本論文針對時滯大于一個采樣周期的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，考慮NCS中存在的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯、數(shù)據(jù)包丟失和外部擾動等主要問題，以控制網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量為基礎(chǔ)，圍繞著NCS的性能指標，研究了NCS的建模、穩(wěn)定性分析、最優(yōu)控制、保成本控制、Hψ控制等問題，主要研究成果如下： 1.針對具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)大時滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，通過模糊融合技術(shù)對系統(tǒng)進行建模，將具有控制大時滯的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為控制不含時滯的系統(tǒng)。利用時滯出現(xiàn)的概率作為隸屬度，構(gòu)成全局T-S模糊模型。基于

2、模型設(shè)計了一種狀態(tài)觀測器，將計算擾動抵消,并對閉環(huán)系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析，給出了系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的條件。 2.針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯可能大于一個采樣周期的情況，通過模糊融合技術(shù)對系統(tǒng)進行建模，將具有控制時滯的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為控制不含時滯的系統(tǒng)。運用Kalman濾波器進行白噪聲最優(yōu)狀態(tài)估計，解決了最優(yōu)擾動抑制控制律的物理實現(xiàn)問題，然后給出了前饋-反饋最優(yōu)控制律的存在唯一性條件，并提出了控制律的具體設(shè)計算法。 3.針對網(wǎng)絡(luò)控制系

3、統(tǒng)中同時具有數(shù)據(jù)包丟失和網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯的情況，通過Try-Once-Discarded,(TOD)技術(shù)對系統(tǒng)進行建模，將隨機時滯對系統(tǒng)的影響轉(zhuǎn)化為未知有界不確定項。在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯可能大于一個采樣周期的情況下，將網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模為具有事件率約束的異步動態(tài)系統(tǒng)(ADSs)。利用LMI方法的相關(guān)結(jié)論，給出網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分條件以及數(shù)據(jù)傳輸成功率應(yīng)滿足的范圍。 4.研究受外部持續(xù)擾動的一類不確定性非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的擾動抑制問題。

4、提出了一種狀態(tài)變量代換，將控制時滯轉(zhuǎn)移到閉環(huán)控制回路之外，從而消除了時滯部分對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。利用內(nèi)模原理給出了系統(tǒng)的無靜差擾動抑制補償器設(shè)計方法。運用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式技術(shù)，證明了保成本控制律的存在條件，并繪出了無靜差保成本控制器的設(shè)計方法。 5.研究一類具有控制器增益攝動的大時滯不確定非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的非脆弱保成本控制問題。首先將具有隨機大時滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型化為具有不確定系數(shù)的時滯離散時間

5、系統(tǒng)模型。然后利用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式方法，設(shè)計狀態(tài)反饋非脆弱保成本控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并且系統(tǒng)的性能指標不超過某個確定的上界。同時給出非脆弱保成本控制律的存在條件和非脆弱保成本控制器的設(shè)計方法。 6.研究一類大時滯不確定非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的H∞保成本控制問題。首先將具有隨機大時滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型化為具有不確定系數(shù)的時滯離散時間系統(tǒng)模型。然后利用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式方法，給