基于自由權(quán)矩陣的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在許多控制領(lǐng)域都得到越來越廣泛的應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，傳感器、執(zhí)行器和控制器之間通過通信網(wǎng)絡(luò)相互連接，不可避免地會產(chǎn)生時滯。網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯的存在會降低系統(tǒng)的控制性能，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。而且網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯往往是時變的，這使得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。如何求得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的最大允許時滯上界(MADB)并設(shè)計(jì)有效的控制器，以確保在MADB的范圍內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性能，這是本

2、文的研究目的。借助于Lyapunov穩(wěn)定性理論和自由權(quán)矩陣方法，本文討論網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與鎮(zhèn)定控制、保成本控制、魯棒H∞控制以及魯棒H∞濾波器的設(shè)計(jì)等問題。論文的主要研究成果如下：
　　 (1)提出網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件以及狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)方法。
　　 針對帶有時變時滯的連續(xù)時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，利用Lyapunov-Krasovskii泛函和改進(jìn)的自由權(quán)矩陣方法，通過保留Lyapunov-Krasovski

3、i泛函導(dǎo)數(shù)中的所有項(xiàng)，獲得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，并推廣到帶有時變結(jié)構(gòu)不確定性的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上提出狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定控制器的設(shè)計(jì)方法，并采用基于線性矩陣不等式(LMI)的改進(jìn)錐補(bǔ)償算法(ICCL)求解非線性矩陣不等式(NLMI)，獲得保證網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的MADB以及控制器的參數(shù)。同時，利用類似的方法獲得離散時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件以及鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)方法。數(shù)值實(shí)例表明所提方法的有效性和相比已有方法較低的保守性。
　　

4、(2)提出網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的保成本控制器設(shè)計(jì)方法。
　　 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能要求，利用Lyapunov-Krasovskii泛函和改進(jìn)的自由權(quán)矩陣方法，研究連續(xù)時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)保成本控制器的設(shè)計(jì)方法。通過ICCL算法求解控制器的參數(shù)，得到滿足給定性能要求的保成本控制器。同時提出離散時間保成本控制器設(shè)計(jì)方法。數(shù)值實(shí)例表明所提方法的有效性和相比已有方法更小的保成本性能指標(biāo)。
　　 (3)提出網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒H∞控制器設(shè)計(jì)方

5、法。
　　 針對一類連續(xù)時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，利用Lyapunov-Krasovskii泛函和改進(jìn)的自由權(quán)矩陣方法，建立網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的H∞性能準(zhǔn)則，在此基礎(chǔ)上提出H∞狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法，并推廣到魯棒H∞控制器的設(shè)計(jì)。同時采用類似方法得到離散時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的H∞控制器的設(shè)計(jì)方法。數(shù)值實(shí)例表明該方法是有效的并具有較好的H∞性能。
　　 (4)提出基于網(wǎng)絡(luò)的魯棒H∞濾波器設(shè)計(jì)方法。
　　 針對連續(xù)時間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，