网络控制系统若干问题的研究

【摘要】随着计算机科学、网络科学和通信科学技术这三个学科的高速发展，以及组成网络控制系统回路必要的各种硬件结构的不断发展和趋于自动化，再加以不断发展的高速以太网技术和现场总线技术，成功的推动了网络控制系统在实际生活中的广泛应用。然而，宽度有限的网络通道导致传递数据信号延时丢失，实际环境的信号干扰，模型执行器的脆弱性导致器件的失效等不理想的情况往往导致系统性能不好，甚至不稳定。所以，针对这些具体这些问题，对系统开展详细的分析和进行有效的控制可以促进理论和实际意义的发展。论文主要针对一般和广义被控对象(外界信号有所干扰)，在设计当中加入事件触发和模型转化等思想，有效的提高信号资源的利用率。利用被动的容错控制方法来应对和执行器脆弱发生故障失效的情况，构造了有效的Lyapunov函数和自由权矩阵，进行H_∞性能分析。利用LMI理论技术，求解出达到设计的初始要求和性能的有效控制器。论文具体研究章节部分如下：(1)讨论了状态具有时延网络控制系统，鉴于网络传输诱导时延的不确定性，所建系统模型将信息丢包、错序等问题考虑在内，以离散的信号发送时间点作为控制器的输入，基于稳定性分析和自由权矩阵，不但讨论研究与时延相关的系统的稳定问题而且根据理论给出了能够使得系统满足性能要求的具有记忆性的稳定化控制器的设计方法。(2)考虑具有外界扰动的情形，针对系统中的执行器脆弱发生意外情况(指故障现象)，利用设定法和变量变化法将诱导时延的最小值考虑在传输通道以避免其取值为零即将网络回路当中的整个诱导时延加以变化成一个可变时延和一个很小定长时延之和，利用数学积分不等式和自由权理论，基于最坏条件(外界扰动，诱导时延，执行器失效)，给出了系统实现渐近稳定和H_∞性能的充分条件，并利用求解工具进行设计能够容忍上述条件且满足相应H_∞性能的容错控制器。(3)被控对象被推广到广义特性的对象，在控制回路设计当中又加入了事件触发(event-trigger)的采样机制来避免信息资源的不必要浪费，以时延分割法和设定法,将事件触发的广义被控对象控制系统转换成具有时延的时滞广义系统。首先要证明广义系统正则，无脉冲。利用比较完善的时延理论和自由权矩阵理论加以研究了系统在扰动情况下能实现稳定问题和利用理论求解满足一定性能控制器的设计问题。
【作者】周波；
【导师】王惠姣；
【作者基本信息】浙江理工大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】一般/广义被控对象；时延依赖；线性矩阵不等式；事件触发；李亚普洛夫泛函；

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