基于事件觸發(fā)機制的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計研究.pdf

1、近年來，隨著通信技術(shù)與計算機技術(shù)的快速發(fā)展，控制系統(tǒng)的規(guī)模越來越龐大、分散化程度越來越高，傳統(tǒng)控制方式已經(jīng)不能滿足復(fù)雜工程系統(tǒng)對控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求，技術(shù)的進步和控制要求的提高，促進了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)（Networked Control System。NCS）的發(fā)展。然而，通信網(wǎng)絡(luò)的引入在給控制系統(tǒng)帶來極大便利的同時，也給控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計帶來巨大挑戰(zhàn)。為了滿足控制系統(tǒng)的實時性要求，減少網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的不必要浪費，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中基于事件觸

2、發(fā)機制的研究受到越來越多學(xué)者們的關(guān)注。事件觸發(fā)通信策略的引入，能夠有效減少數(shù)據(jù)信息的傳輸量，進而減少控制器的計算量以及執(zhí)行器的執(zhí)行次數(shù)。本文主要以基于事件觸發(fā)通信機制的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)為研究對象，從系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析以及控制器設(shè)計等方面展開研究，實現(xiàn)保證控制系統(tǒng)品質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的控制與通信的協(xié)同設(shè)計。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　首先，簡要概述了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)、基本問題以及研究內(nèi)容，整理了近年來事件觸發(fā)

3、機制的研究進展和成果，并對目前存在的四種事件觸發(fā)通信策略進行了簡單介紹，給出了本文中將要用到的主要引理。
　　其次，建立了基于事件觸發(fā)機制的時延網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用Lyapunov-Krasovskii泛函理論和線性矩陣不等式方法進行了時延相關(guān)穩(wěn)定性分析，并進行了控制器的設(shè)計，通過仿真實例表明所得結(jié)論的正確性。
　　再次，針對不確定網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，研究了基于事件觸發(fā)機制的輸出反饋控制問題?？紤]控制系統(tǒng)中狀態(tài)信息難于

4、全部測量的實際情況，分別對具有動態(tài)補償功能的動態(tài)輸出反饋控制系統(tǒng)以及基于觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，基于此模型，運用 Lyapunov-Krasovskii泛函理論和線性矩陣不等式方法分析了兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，以仿真實例驗證了所提方法的有效性。
　　最后，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中控制系統(tǒng)性能參數(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)動態(tài)特性對事件觸發(fā)條件的影響，引入基于事件觸發(fā)機制的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計的思想。通過分析控制系統(tǒng)模型以及