一類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的亂序與量化反饋控制研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技在軍事、工業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域不斷滲透與發(fā)展，傳統(tǒng)點對點的控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找姘l(fā)展的需求，因此需要一種新的控制系統(tǒng)來彌補傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不足，進而促進了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種將分布在空間中不同位置的系統(tǒng)元件如傳感器、控制器、執(zhí)行器等，通過實時網(wǎng)絡(luò)連接的反饋控制系統(tǒng)。這種基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)具有成本低、接線少、安裝維護方便、可遠程操作和控制等優(yōu)勢。但是，由于在控制回路中加入了通信網(wǎng)絡(luò)，給系統(tǒng)帶來了許多新的問題與挑戰(zhàn)

2、，如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延、數(shù)據(jù)包丟失與亂序、量化等，這些問題會不同程度地影響系統(tǒng)的控制性能甚至破環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)課題的研究已成為了國內(nèi)外控制領(lǐng)域的一個研究熱點。本文主要從系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析、控制器設(shè)計三個方面分別對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包亂序問題和量化問題進行了研究，主要工作總結(jié)如下:
　　第一:針對一類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)包亂序問題，提出了一種補償控制方法以消除數(shù)據(jù)包亂序?qū)ο到y(tǒng)的不利影響。首先利用時間戳（tim

3、e-stamp）方法對從源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包時間序列進行標(biāo)記，再在控制器和執(zhí)行器端分別設(shè)置一個比較器，兩者結(jié)合來判斷數(shù)據(jù)包是否發(fā)生亂序，若亂序則對數(shù)據(jù)包做相應(yīng)處理，這使得用于被控對象的控制信號總保持最新，閉環(huán)系統(tǒng)被建模成一個Markov跳變系統(tǒng)。運用Lyapunov穩(wěn)定性理論得到了系統(tǒng)隨機穩(wěn)定的充要條件，這個條件用一組具有逆約束的線性矩陣不等式(LMIs)表示。將控制器設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式的凸優(yōu)化問題，利用錐補線性化算法(CCL)

4、得到了狀態(tài)反饋控制器的增益。
　　第二:討論了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和信號量化對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的影響，基于對數(shù)量化反饋控制器和零階保持器的工作機制，利用扇形界方法，將系統(tǒng)建模成帶有輸入時延的不確定時滯系統(tǒng)。其中，在系統(tǒng)的反饋通道和前饋通道分別加入了對數(shù)量化器，采用時延依賴的Lyapunov-Krasovskii泛函方法，得到了系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，這個穩(wěn)定性條件是以兩個線性矩陣不等式(LMIs)給出的。設(shè)計量化反饋控制器使得系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并指出量