網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下直流伺服電機控制問題的研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)作為一種新型分布化和智能化的控制系統(tǒng)，得到控制界的普遍關(guān)注和支持，其具有結(jié)構(gòu)簡易、性能可靠、操作靈活、資源共享等優(yōu)點。直流伺服電機被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通工具及家用電器等領(lǐng)域中，其具有靈敏度強、響應(yīng)時間短、執(zhí)行效率高等特點。目前針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)問題及傳統(tǒng)的直流伺服電機控制問題的研究已經(jīng)取得了豐富的成果，然而對兩者相結(jié)合情況的研究還不夠充分。因此，如何將網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)引入傳統(tǒng)的直流伺服電機控制系統(tǒng)，并對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)時延及數(shù)據(jù)丟包問

2、題進行研究具有重要的實際應(yīng)用意義。本文以直流伺服電機為被控對象構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，針對系統(tǒng)中時延及數(shù)據(jù)丟包同時存在的情況，從理論上給出其控制器、觀測器及濾波器的設(shè)計方法。具體如下：
　?。?）以具有確定短時延及數(shù)據(jù)丟包的直流伺服電機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)可測量時，給出一類狀態(tài)反饋H∞控制器的設(shè)計方法。假設(shè)系統(tǒng)時延是小于采樣周期的確定常數(shù)，且數(shù)據(jù)丟包概率已知并服從Bernoulli分布。當(dāng)系統(tǒng)采用零輸入策略時，設(shè)計狀態(tài)反饋

3、H∞控制器，并構(gòu)造相應(yīng)的Lyapunov函數(shù)和線性矩陣不等式（LMI）來證明所設(shè)計的控制器使得系統(tǒng)均方漸進穩(wěn)定且符合指定的H∞控制性能指標(biāo)。最后通過求解LMI獲取控制器參數(shù)。
　?。?）以具有確定短時延及數(shù)據(jù)丟包的直流伺服電機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不可測量時，給出一類基于狀態(tài)觀測器的H∞控制器的設(shè)計方法。假設(shè)系統(tǒng)時延是小于采樣周期的確定常數(shù)，且數(shù)據(jù)丟包概率已知并服從Bernoulli分布。當(dāng)系統(tǒng)采用保持輸入策略時，設(shè)計

4、基于狀態(tài)觀測器的H∞控制器，使得閉環(huán)控制系統(tǒng)性能均方指數(shù)穩(wěn)定且符合指定的H∞控制性能指標(biāo)。基于相關(guān)Lyapunov穩(wěn)定性定理，以LMI形式給出觀測器和H∞控制器存在的充分條件。最后進行實際算列仿真，通過求解相應(yīng)的LMI獲取觀測器和控制器的參數(shù)值。
　　（3）以具有不確定短時延及數(shù)據(jù)丟包的直流伺服電機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不可測量時，給出一類基于狀態(tài)觀測器的H∞控制器的設(shè)計方法。將系統(tǒng)時延的不確定性等效為矩陣參數(shù)的不確定

5、性，且數(shù)據(jù)丟包概率已知并服從Bernoulli分布。當(dāng)系統(tǒng)采用保持輸入策略時，采用LMI方法并基于相關(guān)Lyapunov穩(wěn)定性定理，給出直流伺服電機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基于狀態(tài)觀測器的H∞控制器的設(shè)計方法，使得閉環(huán)控制系統(tǒng)性能均方指數(shù)穩(wěn)定且符合指定的H∞控制性能指標(biāo)，且觀測器和控制器的參數(shù)值可以通過求解相應(yīng)的LMI得到。
　?。?）以具有測量數(shù)據(jù)一步隨機時延及數(shù)據(jù)丟包的直流伺服電機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為研究對象，給出一類H∞濾波器的設(shè)計方法。利用