無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的濾波與控制.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一類利用無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、實現(xiàn)檢測和反饋控制的系統(tǒng)。它是自動控制技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)發(fā)展與融合的產(chǎn)物。由于無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有易于安裝和維護(hù)、鋪設(shè)成本低、靈活性高等優(yōu)點，無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已經(jīng)在化工生嚴(yán)、汽車制造、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近十年來，無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究受到廣大學(xué)者的密切關(guān)注，成為一個備受矚目的領(lǐng)域。然而無線通信網(wǎng)絡(luò)的引入?yún)s為控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計帶來諸多的困難，比如時間滯后、數(shù)據(jù)包丟失

2、、量化誤差、功率控制和時變的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等一系列問題。
　　 本論文主要關(guān)注無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析與綜合。研究了無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯、數(shù)據(jù)包隨機(jī)丟失、傳感器非線性等情況下的鎮(zhèn)定、H∞濾波等問題。
　　 論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 (1)為了研究網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯的特性，首先介紹基于ZigBee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸測試平臺的設(shè)計和實現(xiàn)。在這個平臺上，對三種常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了上百小時的數(shù)據(jù)

3、傳輸測試，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯的產(chǎn)生原因、組成及規(guī)律進(jìn)行了分析;
　　 (2)針對研究采樣速率與有限的無線通信帶寬之間的矛盾，分別討論了在三種不同的采樣周期切換策略下使得無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)獲得隨機(jī)穩(wěn)定的算法，數(shù)值算例驗證了所得方法的有效性;
　　 (3)針對無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中隨機(jī)出現(xiàn)的傳感器非線性和數(shù)據(jù)包丟失，利用Lyapunov-Krasovskii方法設(shè)計了一種H∞濾波器，該濾波器不但使得濾波誤差系統(tǒng)達(dá)到隨機(jī)

4、穩(wěn)定而且還能滿足給定的H∞噪聲抑制水平;
　　 (4)提出了多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的概念，并利用Markov跳變矩陣對多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行描述，使得閉環(huán)系統(tǒng)鎮(zhèn)定的控制器可以通過求解一系列的雙線性矩陣不等式實現(xiàn);
　　 (5)為了減少多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下控制器之間的切換次數(shù)，以及降低求解控制器過程中的計算量，提出了一種以區(qū)間為元素的轉(zhuǎn)移矩陣描述方法。該方法通過為多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計一個魯棒控制器從而有效地降低了計算復(fù)雜度。相應(yīng)的控制器參