具有測量數據丟失與長時延的網絡化控制系統(tǒng)H∞控制.pdf

1、網絡化控制系統(tǒng)（Networked Control system, NCS）是近十幾年來計算機技術、網絡通信技術和控制技術等學術領域不斷融合的產物。將網絡引入到傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中形成的網絡化控制系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有更多優(yōu)勢，如成本低，易于維護，具有較高的靈活性與可靠性等，所以NCS已經廣泛應用于各個領域。但是，由于數據在網絡中傳輸，不可避免的會產生一些問題，如網絡時延、數據丟失等，從而使控制系統(tǒng)的性能遭到削弱。此外，實際上所有的自然

2、或工程實際系統(tǒng)都是非線性的，而目前大多數對于網絡化控制系統(tǒng)的時延與數據丟包問題研究都是以線性系統(tǒng)和網絡短時延為前提的。本文分別對線性NCS和非線性NCS展開研究，先考慮線性NCS在同時具有長時延和測量數據丟失情況下的H∞控制器的設計問題；在此基礎上，考慮非線性NCS在同時具有長時延和測量數據丟失情況下的H∞控制器的設計問題。本文主要研究內容大致可以概括為如下幾部分：
　　（1）針對一類存在測量數據丟失和網絡誘導長時延的線性離散系統(tǒng)

3、，測量數據丟失具有Bernoulli隨機二進制切換序列的分布特性并且假設其數據丟失概率是一個已知值，網絡誘導時延為至少大于一個采樣周期的長時延。分別考慮系統(tǒng)狀態(tài)可以直接觀測時的H?控制器設計策略以及系統(tǒng)狀態(tài)不可直接觀測時的基于觀測器的H∞控制器設計策略，使得閉環(huán)系統(tǒng)均方指數穩(wěn)定而且在外界干擾條件下滿足指定的H∞性能指標。將Lyapunov穩(wěn)定性理論以及線性矩陣不等式（LMI）方法應用到系統(tǒng)研究中，可以得到H∞控制器存在的充分條件，最后利

4、用仿真說明該方法的有效性。
　?。?）針對一類存在測量數據丟失且具有系統(tǒng)一步長時延的線性離散不確定系統(tǒng)，測量數據丟失具有Bernoulli隨機二進制切換序列的分布特性并且假設其數據丟失概率是一個已知值，系統(tǒng)的不確定性滿足不確定性系統(tǒng)矩陣的限制條件。分別考慮系統(tǒng)狀態(tài)可以直接觀測時的H∞控制器設計策略以及系統(tǒng)狀態(tài)不可直接觀測時的基于觀測器的H∞控制器設計策略，使得閉環(huán)系統(tǒng)均方指數穩(wěn)定而且在外界干擾條件下滿足指定的H∞性能指標。將Lya

5、punov穩(wěn)定性理論以及線性矩陣不等式（LMI）方法應用到系統(tǒng)研究中，可以得到H∞控制器存在的充分條件，最后利用仿真說明該方法的有效性。
　　（3）針對一類存在測量數據丟失和系統(tǒng)一步長時延的非線性離散系統(tǒng)，測量數據丟失具有Bernoulli隨機二進制切換序列的分布特性并且假設其數據丟失概率是一個已知值，系統(tǒng)的非線性項滿足Lipschitz條件。分別考慮系統(tǒng)狀態(tài)可以直接觀測時的H∞控制器設計策略以及系統(tǒng)狀態(tài)不可直接觀測時的基于觀測器