量化和事件觸發(fā)控制若干問題研究.pdf

1、近幾十年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，被控對象的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和復(fù)雜度也不斷擴(kuò)大。傳統(tǒng)的集中式控制隨著系統(tǒng)規(guī)模的提升呈現(xiàn)出了布線復(fù)雜、安裝不便、維護(hù)困難、拓展性差等局限性，因而難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。而網(wǎng)絡(luò)控制可以通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)、智能傳感器、數(shù)字技術(shù)、通信技術(shù)等手段將系統(tǒng)之間的各個環(huán)節(jié)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，從而實(shí)現(xiàn)高效的信息交互，更好地達(dá)到控制目的。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)因其便于維護(hù)和安裝、拓展性好、各個環(huán)節(jié)信息交互可靠等

2、優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛地應(yīng)用到了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中。
　　與此同時，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對信號傳輸通道的帶寬、傳輸頻率等有著較高的要求，因而當(dāng)信號傳輸通道的帶寬有限、信號之間的交互較為頻繁時，網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸便可能會出現(xiàn)信號阻塞、丟包等情況，從而影響控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能。因此，如何在保證系統(tǒng)性能的情況下降低系統(tǒng)模塊之間信號的傳輸負(fù)擔(dān)，是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中十分重要的研究課題。
　　值得指出的是，量化控制和事件觸發(fā)控制是現(xiàn)有的降低信號傳輸頻率、提高網(wǎng)

3、絡(luò)資源有效利用率的重要手段。但是量化控制和事件觸發(fā)控制也帶來了新的挑戰(zhàn)，即如何克服信號量化或事件觸發(fā)機(jī)制引入的測量信號誤差?，F(xiàn)有的成果仍存在諸多不足和局限性，尤其是針對不確定非線性系統(tǒng)。本論文便是研究如何設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制方案，將量化控制和事件觸發(fā)控制應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中并保證控制系統(tǒng)的性能。通過研究取得的主要研究成果如下:
　　(1)針對一類不確定非線性系統(tǒng)，提出了一種基于輸出反饋的輸入量化控制方案。首先，通過分析傳統(tǒng)對數(shù)（滯回）量

4、化器和通用量化器的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種新型的量化器。這種量化器同時兼顧了信號傳輸頻率和系統(tǒng)的性能要求。在這個量化器的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計(jì)了相應(yīng)的狀態(tài)觀測器和自適應(yīng)控制器。穩(wěn)定性分析證明閉環(huán)系統(tǒng)所有的信號有界，并且系統(tǒng)的輸出信號可以跟蹤參考信號，跟蹤誤差大小可調(diào)。進(jìn)而，為了拓展上述成果，我們設(shè)計(jì)了一種新的自適應(yīng)輸入量化控制方案，這個控制方案可以應(yīng)用于多種不同的量化器，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
　　(2)針對一類不確定非線性系統(tǒng)提出了一種基于

5、輸出反饋的全局鎮(zhèn)定控制器。這里的控制策略同時考慮了輸入信號和輸出信號的量化，從而實(shí)現(xiàn)了整個閉環(huán)回路傳輸信號的量化。為了補(bǔ)償量化誤差，我們設(shè)計(jì)了一種可以根據(jù)量化信號自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制增益的控制器。理論分析證明，新提出的控制器可以保證所有的閉環(huán)信號全局有界，同時系統(tǒng)的輸出信號可以收斂到一個靠近零點(diǎn)的有界緊集內(nèi)。
　　(3)針對一類非線性系統(tǒng)，首次提出了一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的自適應(yīng)控制方案。不同于傳統(tǒng)的針對非線性系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法，我們

6、提出的控制方案不再需要輸入狀態(tài)穩(wěn)定條件，同時系統(tǒng)模型允許不確定參數(shù)的存在。我們設(shè)計(jì)了三種不同的事件觸發(fā)機(jī)制，即固定閾值策略，動態(tài)閾值策略和切換閾值策略，并同時給出了三種控制方案的穩(wěn)定性分析證明。
　　(4)針對一類不確定非線性系統(tǒng)，研究了其在執(zhí)行器發(fā)生故障情況下的事件觸發(fā)控制問題。執(zhí)行器故障模式可以未知，同時故障也允許無限次發(fā)生。理論分析證明，通過提出的基于事件觸發(fā)機(jī)制的執(zhí)行器故障補(bǔ)償控制方案，即使在執(zhí)行器發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)所