具有時(shí)延和丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)分析和控制.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)（networked control system，NCS）是由傳感器、控制器、執(zhí)行器等諸多節(jié)點(diǎn)經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)形成的閉環(huán)實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)。隨著控制與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的交叉融合，克服NCS中的諸多難點(diǎn)（如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和擾動(dòng)等），將NCS應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)這一新領(lǐng)域是具有重大的學(xué)術(shù)價(jià)值和可觀的經(jīng)濟(jì)效益的。
　　因此，本文針對(duì)NCS中網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式、擾動(dòng)等不確定因素，結(jié)合不確定系統(tǒng)方法、LM

2、I方法、Markov鏈跳變和魯棒控制理論，研究NCS的建模、穩(wěn)定性分析、魯棒性能分析和控制器設(shè)計(jì)。本文的主要工作和成果如下:
　　1.研究了存在時(shí)變網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和擾動(dòng)的NCS魯棒H∞控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。其中，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的不確定性被轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的不確定性;擾動(dòng)存在于網(wǎng)絡(luò)雙通道中，且具有不同特性。采用狀態(tài)反饋控制器，將NCS建模為離散時(shí)間線性不確定系統(tǒng)。給出了使閉環(huán)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定且滿足最優(yōu)噪聲衰減性能指標(biāo)γ的一個(gè)充分條件，進(jìn)而給

3、出了魯棒H∞控制器設(shè)計(jì)方法。
　　2.研究了存在時(shí)變時(shí)延和丟包的NCS的鎮(zhèn)定問(wèn)題。其中，時(shí)變時(shí)延和丟包均存在于網(wǎng)絡(luò)雙通道中，且丟包過(guò)程是異步相互獨(dú)立的。將網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的不確定性轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的不確定性，并將NCS建模為具有四個(gè)事件率約束的異步動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。以LMI形式給出了使系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的四個(gè)充分條件，進(jìn)而給出了狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法。
　　3.研究了存在時(shí)變時(shí)延、擾動(dòng)及隨機(jī)丟包影響下的NCS魯棒H∞控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。其

4、中，時(shí)變時(shí)延、擾動(dòng)和丟包均存在于網(wǎng)絡(luò)雙通道中，且丟包服從Markov鏈特性。用一個(gè)恒定值和一個(gè)不確定值來(lái)表示時(shí)變時(shí)延，且不確定值部分被轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，并將NCS描述為具有四個(gè)子系統(tǒng)的Markov跳變線性系統(tǒng)模型。采用LMI方法給出了NCS隨機(jī)穩(wěn)定且滿足一定的H∞性能指標(biāo)γ的四個(gè)充分條件，進(jìn)而給出了動(dòng)態(tài)輸出反饋魯棒H∞控制器設(shè)計(jì)方法。
　　在上述各個(gè)研究成果中均對(duì)應(yīng)給出了仿真算例，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的正確性和有效性。進(jìn)