具有量化誤差的NCS時滯依賴魯棒容錯控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(NetworkedControlSystem，NCS)是以通訊網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)連接而構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。隨著NCS的高速發(fā)展及其對可靠性、安全性越來越高的要求，NCS的容錯控制得到了高度重視。在對NCS進(jìn)行容錯控制研究時，由于網(wǎng)絡(luò)的介入，給NCS的建模、分析和設(shè)計帶來了許多新的問題和挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延、數(shù)據(jù)丟包、信息量化等等。縱觀近年來NCS容錯控制研究成果，對于同時考慮時變時延、丟包和量化誤差且具有參數(shù)不確定性的

2、NCS，以時滯依賴的方法進(jìn)行魯棒容錯控制研究的結(jié)果還少有報道。
　　 基于此，本文首先考慮當(dāng)被控對象的全部狀態(tài)完全可測時，采用狀態(tài)反饋策略，以不確定NCS為研究對象，同時考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延、數(shù)據(jù)丟包和信息量化誤差對系統(tǒng)的影響，基于狀態(tài)多時延模型，通過構(gòu)造時滯且量化誤差依賴的Lyapunov-Krasovskii泛函，運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMI方法，在傳感器或執(zhí)行器故障情況下，研究了不確定NCS的魯棒完整性以及當(dāng)系統(tǒng)具有

3、未知有界擾動時的魯棒H∞完整性問題，推證出了使不確定NCS具有魯棒完整性及魯棒H∞完整性的判決準(zhǔn)則以及相應(yīng)控制器的設(shè)計方法。還以執(zhí)行器失效故障為例，進(jìn)一步討論了故障NCS穩(wěn)定運(yùn)行的最大允許時延和最大允許量化誤差，并以此為依據(jù)對H∞性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，給出了魯棒H∞最優(yōu)容錯控制器設(shè)計方法。
　　 其次考慮當(dāng)被控對象的全部狀態(tài)不完全可測時，采用動態(tài)輸出反饋策略，以不確定NCS為研究對象，同時考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延、數(shù)據(jù)丟包和信息量化誤差對系

4、統(tǒng)的影響，基于狀態(tài)多時延模型，通過構(gòu)造時滯且量化誤差依賴的Lyapunov-Krasovskii泛函，運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMI方法，在傳感器或執(zhí)行器故障情況下，研究了不確定NCS的魯棒完整性和魯棒H∞完整性問題，推證出了使不確定NCS具有魯棒完整性及魯棒H∞完整性的判決準(zhǔn)則，并利用矩陣分離引理，有效地將非線性項進(jìn)行分離，給出了相應(yīng)魯棒容錯控制器的設(shè)計方法。進(jìn)而也討論了執(zhí)行器故障NCS穩(wěn)定運(yùn)行的最大允許時延，并據(jù)此對H∞性能

5、指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化，給出了魯棒H∞最優(yōu)容錯控制器設(shè)計方法。
　　 最后，采用相應(yīng)算例對以上的理論結(jié)果進(jìn)行了正確性和有效性的仿真研究。由于模型中考慮了時延下界，且構(gòu)造了時滯、量化誤差共同依賴Lyapunov-Krasovskii泛函，證明過程中引入了適當(dāng)自由權(quán)矩陣變量未進(jìn)行交叉項放大處理，這均可減少結(jié)果的保守性。而對于最大允許時延和最大允許量化誤差的分析可以在確保系統(tǒng)不失穩(wěn)的前提下，進(jìn)行NCS的優(yōu)化調(diào)度控制，并可據(jù)此分析結(jié)果保守性的大