網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問(wèn)題的研究.pdf

1、環(huán)節(jié)之間用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接的控制系統(tǒng)，被稱為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了現(xiàn)代化控制技術(shù)的發(fā)展，正成為新的熱點(diǎn)。由于不確定性延遲、故障和外部擾動(dòng)等是造成網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能下降的主要原因，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)作為一個(gè)整體，如果只單純的從其某一個(gè)部分對(duì)它進(jìn)行研究和性能改善，顯然也不能取得最好的效果。因此一個(gè)行之有效的性能優(yōu)化方法是，同時(shí)從多個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合改善設(shè)計(jì)。依據(jù)上述思想，綜合研究網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模與相關(guān)魯棒控制方

2、法，就具有較大的理論與實(shí)際意義。本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的研究，創(chuàng)造性的建立了一些新型的系統(tǒng)模型并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的魯棒控制規(guī)則和傳輸協(xié)議規(guī)則。較好的解決了由于不確定性延遲、故障和外部擾動(dòng)等原因造成的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的性能下降。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴全面介紹了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并在具體分析了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的各種現(xiàn)有模型和魯棒控制規(guī)則的現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法之后，給出了解決網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中不確定性延遲、外部

3、擾動(dòng)和故障的思路。
　　 ⑵針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中的控制器只能收到延遲了的狀態(tài)信號(hào)變量的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了新型延遲狀態(tài)變量模型?？紤]到網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)本身所具有的不確定因素和外部擾動(dòng)，在建立起來(lái)的新型延遲狀態(tài)變量模型的基礎(chǔ)之上，又設(shè)計(jì)出了具有不確定因子和擾動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的模型。針對(duì)魯棒傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)的需要，建立了一類網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的切換模型。考慮到網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中時(shí)變延遲的特點(diǎn)，提出了模糊邏輯混雜控制模型的設(shè)計(jì)方法。
　　 ⑶針對(duì)具

4、有時(shí)變延遲的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，以提出的一種新型延遲狀態(tài)變量的模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了線性二次型最優(yōu)控制器(LQR)。同時(shí)，也給出了在線估計(jì)延遲的方法，因?yàn)樵诰哂袝r(shí)變延遲的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，LQR控制器很難實(shí)施，又給出了一種模糊推理邏輯加LQR最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)方法。
　　 ⑷針對(duì)具有多時(shí)滯和不確定性因素的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，進(jìn)行了相應(yīng)控制規(guī)則的設(shè)計(jì)。考慮到網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)延遲、環(huán)境的復(fù)雜、器件的老化和非線性等因素，在建立起來(lái)的一類具有不確定因素的

5、多時(shí)滯新型延遲狀態(tài)變量的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的模型之上。推出了該類網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的保性能控制規(guī)則的設(shè)計(jì)定理及其線性矩陣不等式(LMI)的實(shí)現(xiàn)公式?？紤]到外部擾動(dòng)的影響，又推出了該類網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的r次優(yōu)控制規(guī)則的設(shè)計(jì)定理及其LMI的實(shí)現(xiàn)公式。
　　 ⑸在具有不確定因素的新型延遲狀態(tài)變量的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的模型基礎(chǔ)之上，建立了包含傳感器失效的模型，并推出了完整性設(shè)計(jì)的魯棒容錯(cuò)控制器的設(shè)計(jì)定理?？紤]到MATLAB軟件設(shè)計(jì)的可行性，推出了其魯

6、棒容錯(cuò)控制器LMI的實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)也相應(yīng)的給出了執(zhí)行器失效情況下魯棒容錯(cuò)控制器的設(shè)計(jì)方法。
　　 ⑹從網(wǎng)絡(luò)方面著手，研究如何減少網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)對(duì)共享網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。深入探討了如何在傳感器和控制器之間，減少狀態(tài)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)姆椒āＴO(shè)計(jì)了一個(gè)新型結(jié)構(gòu)的控制器并開發(fā)了一種特殊的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議規(guī)則。在該類網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)則協(xié)議的作用下，可以大大減少網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。
　　 ⑺網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問(wèn)題是一個(gè)研究范圍很

7、廣的課題，因此本課題今后還有很多工作。包括在網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模中，應(yīng)更加充分考慮到時(shí)變延遲、故障和外部擾動(dòng)等因素的影響。進(jìn)一步建立符合網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)特點(diǎn)的新型混雜系統(tǒng)模型。為使時(shí)變延遲網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定魯棒性能，可進(jìn)一步研究新型模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制規(guī)則的設(shè)計(jì)方法。為使不確定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)具有更強(qiáng)的魯棒性能，可進(jìn)一步研究具有時(shí)滯依賴型魯棒控制規(guī)則的設(shè)計(jì)方法。為使網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的帶寬占用更少，可進(jìn)一步研究魯棒傳輸控制協(xié)議的設(shè)