有限通信能力下的網絡控制系統的分析與綜合.pdf

1、隨著現代工業(yè)的快速發(fā)展，控制系統呈現出規(guī)模越來越大，集散化程度越來越高的特征，采用線路直連方式的傳統控制系統已無法滿足這些控制需求。因此，近年來網絡控制系統得到了眾多學者的廣泛研究興趣。網絡控制系統是指系統各部分是由通信網絡連接的，其優(yōu)勢包括配置簡單、費用低廉等。然而通信網絡通信能力有限，它的引入將帶來一些相應的問題，例如丟包、網絡誘導時延、量化、數據率和鏈路訪問限制等。由于這些網絡因素，網絡控制系統的性能將會降低甚至變得不穩(wěn)定。因此，

2、為了降低這些網絡誘導因素帶來的負面影響，新的針對網絡控制系統的分析和綜合方法就變得既有理論意義，也具有深遠的實際意義。特別地，本文將集中考慮有限通信能力下的網絡控制系統的控制和濾波問題。
　　首先，針對一類離散時間線性系統，同時考慮網絡誘導時延、丟包和量化因素，我們提出了一種新型的輸出反饋控制器。我們將丟包和網絡誘導時延同時建模為接收端中的有界時滯。對于量化問題，我們提出了一種新型的異步量化方法，其每個節(jié)點中的動態(tài)量化參數能在本地

3、更新，因此我們不再需要發(fā)送端和接收端保持同步的量化參數這一假設。我們將相應的量化誤差轉化成為系統的有界誤差。通過構建李雅普諾夫-克拉索夫斯基函數，我們推導了使閉環(huán)系統漸近穩(wěn)定的充分條件。此外，通過基于錐補線性化的算法，我們得到相應的動態(tài)輸出反饋控制器增益。
　　然后，我們研究了考慮丟包和網絡誘導時延的一類網絡非線性系統的H∞狀態(tài)反饋控制問題，該非線性系統由T-S模糊模型表征。丟包和網絡誘導時延被同時建模為接收端中的有界時滯。我們設

4、計了一種最優(yōu)分段補償器來估計在傳輸中丟失或延遲的數據包，通過該方法閉環(huán)系統能得到更優(yōu)的H∞性能?；谝粋€分段李雅普諾夫函數，我們通過解一系列線性矩陣不等式推導出了該最優(yōu)分段補償器和分段控制器的增益。
　　我們同時也研究了一類由T-S模糊模型表征的非線性系統的網絡化濾波器設計方法?？紤]網絡誘導時延、丟包和量化因素，我們提出了一種網絡非線性系統的濾波統一框架。我們采用動態(tài)量化器來解決傳統靜態(tài)量化器中的飽和和死區(qū)問題，丟包和網絡誘導時延

5、被同時建模為接收端中的有界時滯。我們設計了一種分段濾波器使得濾波誤差系統漸近穩(wěn)定?；谝粋€分段李雅普諾夫函數，通過解一系列線性矩陣不等式我們得到了相應的濾波器參數。
　　最后，針對網絡化的非線性四旋翼飛行器，我們提出了其建模和控制方法，該網絡化非線性飛行器由一個T-S模糊模型逼近。我們同時考慮了網絡誘導時延和丟包因素?；谝粋€公共李雅普諾夫函數，通過一系列線性矩陣不等式，我們設計了一個模糊控制器，其能使閉環(huán)飛行器系統漸近穩(wěn)定。仿真