具有測量數(shù)據(jù)丟失與長時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)H∞控制.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)（Networked Control system, NCS）是近十幾年來計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)等學術(shù)領(lǐng)域不斷融合的產(chǎn)物。將網(wǎng)絡(luò)引入到傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中形成的網(wǎng)絡(luò)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(jīng)廣泛應用于各個領(lǐng)域。但是，由于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，不可避免的會產(chǎn)生一些問題，如網(wǎng)絡(luò)時延、數(shù)據(jù)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(shù)對于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的時延與數(shù)據(jù)丟包問題研究都是以線性系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)丟失情況下的H∞控制器的設(shè)計問題；在此基礎(chǔ)上，考慮非線性NCS在同時具有長時延和測量數(shù)據(jù)丟失情況下的H∞控制器的設(shè)計問題。本文主要研究內(nèi)容大致可以概括為如下幾部分：
　?。?）針對一類存在測量數(shù)據(jù)丟失和網(wǎng)絡(luò)誘導長時延的線性離散系統(tǒng)

3、，測量數(shù)據(jù)丟失具有Bernoulli隨機二進制切換序列的分布特性并且假設(shè)其數(shù)據(jù)丟失概率是一個已知值，網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shè)計策略，使得閉環(huán)系統(tǒng)均方指數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)丟失具有Bernoulli隨機二進制切換序列的分布特性并且假設(shè)其數(shù)據(jù)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(shè)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(shè)計策略，使得閉環(huán)系統(tǒng)均方指數(shù)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(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)一步長時延的非線性離散系統(tǒng)，測量數(shù)據(jù)丟失具有Bernoulli隨機二進制切換序列的分布特性并且假設(shè)其數(shù)據(jù)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(shè)計策略以及系統(tǒng)狀態(tài)不可直接觀測時的基于觀測器