基于模糊模型的非线性网络化控制系统的建模与分析

【摘要】伴随计算机、通信和信息技术的发展,通过网络传递信息实现控制已成为发展趋势。网络化控制系统是一种通过网络传递信息而形成闭环回路的控制系统,具有成本低、重量小、功耗低、安装维护简单等优势,因而逐渐应用在工业过程控制、移动体远程控制与编队、航空航天等领域。然而,由于网络化控制系统中存在着网络诱导时延、数据包丢失、网络访问受限、比特率受限等特殊情况,它们以不同的方式导致系统性能降低,甚至引起系统发散。因此,在分析和综合网络控制系统中,必须考虑到这些不利因素,并将时变的数据丢包和可变采样等效地视为时变的传输间隔。而怎样去消除传输时延和间隔是线性网络化控制系统的一个基本问题。本课题在通过研究目前现有的理论结果的基础上,研究了基于T-S模糊模型的非线性网络化控制系统的建模与分析。首先,本课题在基于随机时延的方法上,考虑了带有时变传输时延和传输间隔的基于模糊模型的非线性网络化控制系统的镇定问题。由于传输时延和间隔被建模为一个独立非同一的分布式过程,这导致输入时延的实时分布。一个随机的切换的T-S模糊系统和带有多输入时延子系统被考虑进非线性的网络化控制系统的建模中。在基于一个改进的Lyapunov-Krasovskii泛函的方法上,该方法在估算叉积积分项中考虑进了输入时延的实时分布,推导出了新的对于全局系统的指数稳定所需要的充分条件。同时,本文研究了模糊模型的非线性网络化控制系统的鲁棒稳定性问题,该问题是基于随机时延的基础上,且该系统带有时变传输时延、传输间隔和输入丢失的情况。其中传输时延和间隔被建模为一个独立非同一的分布式过程而导致输入时延的实时分布,输入丢失事件问题则用一个Bernoulli方程来表示。然后一个随机的切换的T-S模糊系统和带有多输入时延子系统被考虑进非线性的网络化控制系统的建模中。在基于一个改进的Lyapunov-Krasovskii泛函的方法上,该方法在估算叉积积分项和T-S模糊模型特性中考虑进了输入时延的实时分布,并推导出了新的对于全局系统的均方鲁棒指数稳定的充分条件。由此得到的控制器的设计方法等效于LMI约束的非线性凸优化问题。文中的列举的数值实例和仿真可以证明我们的结果的有效性。
【作者】黄建安；
【导师】鲍鸿；唐斌；
【作者基本信息】广东工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】网络化控制系统；Takagi-Sugeno模糊模型；Lyapunov-Kasovskii方法；传输时延和传输间隔；随机时延的方法；

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