大時滯網絡控制系統(tǒng)分析與設計的研究.pdf

1、本論文針對時滯大于一個采樣周期的網絡控制系統(tǒng)，考慮NCS中存在的網絡誘導時滯、數據包丟失和外部擾動等主要問題，以控制網絡的服務質量為基礎，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.針對具有網絡誘導大時滯的網絡控制系統(tǒng)，通過模糊融合技術對系統(tǒng)進行建模，將具有控制大時滯的系統(tǒng)轉化為控制不含時滯的系統(tǒng)。利用時滯出現的概率作為隸屬度，構成全局T-S模糊模型?；?/p>

2、模型設計了一種狀態(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.針對網絡控制系統(tǒng)中網絡誘導時滯可能大于一個采樣周期的情況，通過模糊融合技術對系統(tǒng)進行建模，將具有控制時滯的系統(tǒng)轉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計算法。 3.針對網絡控制系

3、統(tǒng)中同時具有數據包丟失和網絡誘導時滯的情況，通過Try-Once-Discarded,(TOD)技術對系統(tǒng)進行建模，將隨機時滯對系統(tǒng)的影響轉化為未知有界不確定項。在網絡誘導時滯可能大于一個采樣周期的情況下，將網絡控制系統(tǒng)建模為具有事件率約束的異步動態(tài)系統(tǒng)(ADSs)。利用LMI方法的相關結論，給出網絡控制系統(tǒng)指數穩(wěn)定的充分條件以及數據傳輸成功率應滿足的范圍。 4.研究受外部持續(xù)擾動的一類不確定性非線性網絡控制系統(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。利用內模原理給出了系統(tǒng)的無靜差擾動抑制補償器設計方法。運用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式技術，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絡控制系統(tǒng)的非脆弱保成本控制問題。首先將具有隨機大時滯的網絡控制系統(tǒng)模型化為具有不確定系數的時滯離散時間

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計方法。 6.研究一類大時滯不確定非線性網絡控制系統(tǒng)的H∞保成本控制問題。首先將具有隨機大時滯的網絡控制系統(tǒng)模型化為具有不確定系數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