針對(duì)有界隨機(jī)丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析.pdf

1、近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸被網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)（Networked Control Systems，NCSs）所取代。NCSs通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)交換智能節(jié)點(diǎn)（傳感器、控制器和執(zhí)行器）之間的信息，與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制系統(tǒng)相比，NCSs具有增加系統(tǒng)的可維護(hù)性和擴(kuò)展性以及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)。目前，NCSs已成為控制領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)研究課題。
　　然而，通信網(wǎng)絡(luò)的引入也給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多限制，智能

2、結(jié)點(diǎn)（如傳感器、控制器和執(zhí)行器）之間必須通過(guò)帶寬有限的通信網(wǎng)絡(luò)交換信息。而其中的一個(gè)問(wèn)題就是由數(shù)據(jù)包碰撞或節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)失敗引起的數(shù)據(jù)包丟失。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)無(wú)法及時(shí)的更新控制信號(hào)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)。本文針對(duì)一類(lèi)具有有界隨機(jī)丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，分析丟包過(guò)程的不同參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。本文的主要工作如下：
　　1.分析了描述丟包過(guò)程的兩個(gè)參數(shù)：丟包率（packet loss probabi

3、lity，PLP）和最大連續(xù)丟包數(shù)（maximal number ofconsecutive packet loss,MNCPL）與網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)之間的關(guān)系。首先分別采用隨機(jī)系統(tǒng)法和確定性方法，建立起描述丟包率與網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的定量關(guān)系的系統(tǒng)模型。接著針對(duì)最大連續(xù)丟包數(shù)，利用時(shí)滯系統(tǒng)方法給出了一種解決思路，并簡(jiǎn)要介紹了其他建立最大連續(xù)丟包數(shù)與NCSs性能之間關(guān)系的方法。
　　2.研究了一類(lèi)具有有界隨機(jī)丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋

4、控制。通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模為一類(lèi)具有有限子系統(tǒng)的離散時(shí)間切換系統(tǒng)，導(dǎo)出保證NCS指數(shù)穩(wěn)定并具有給定保性能水平的狀態(tài)反饋控制器存在條件。最后通過(guò)求解一個(gè)凸優(yōu)化問(wèn)題得到相應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法。
　　3.研究一類(lèi)具有有界隨機(jī)丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的輸出反饋控制器設(shè)計(jì)方法。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中丟包產(chǎn)生的位置的情況分別建模分析丟包發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)，并進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)視為同時(shí)具有穩(wěn)定和不穩(wěn)定子系統(tǒng)的切換系統(tǒng)。進(jìn)