基于信號量化的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與設(shè)計.pdf

1、利用通訊網(wǎng)絡(luò)來傳遞信息的系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(Networked Control Systems)，這種網(wǎng)絡(luò)化的控制模式具有信息資源共享、連接線數(shù)大大減少、易于擴(kuò)展和維護(hù)、高效率、高可靠性等優(yōu)點，同時網(wǎng)絡(luò)化控制模式使得控制系統(tǒng)能夠在極端環(huán)境中正常工作，因此，針對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析和綜合一直是近年來國際控制領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　 雖然網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)具有一系列優(yōu)點，但是網(wǎng)絡(luò)的介入同時也帶來了一些新的問題和挑戰(zhàn)，如：網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時

2、延、數(shù)據(jù)丟包和錯序、量化誤差等等，本文的研究內(nèi)容為：在考慮信號量化、網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時滯、丟包等情況下，分別針對線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，具有隨機(jī)Markov跳變特性的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)和基于T-S模糊模型方法的非線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建立模型，并對現(xiàn)有方法進(jìn)行改進(jìn)或提出新的研究方法針對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。
　　 本文所做的主要研究工作如下：
　　 1．建立基于信號量化的線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，并對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計．量

3、化器選用時變量化器，為了減小時滯依賴系統(tǒng)分析的保守性，獲得較大的時滯上界，采用時滯分段法對系統(tǒng)進(jìn)行分析．將時滯落于某一段小區(qū)間看做一種情形，針對每種不同情形利用不同的自由權(quán)矩陣，并利用矩陣函數(shù)的凸性，得到了新的時滯依賴的穩(wěn)定性條件。通過求解若干組線性矩陣不等式可得最大可容許和量化狀態(tài)反饋控制器增益。
　　 2．建立基于信號量化的線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在大時滯、小概率的情況，在模型中引入隨機(jī)變量，并提出最大有

4、效延遲的概念，運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論、矩陣函數(shù)的凸性、自由權(quán)矩陣技術(shù)和Jessen不等式等分析方法給出系統(tǒng)隨機(jī)漸近穩(wěn)定和鎮(zhèn)定的條件。
　　 3．建立時滯分布依賴的離散網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，并對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和H∞濾波器設(shè)計。假設(shè)已知前h步的時滯分布信息與h+1至?xí)r滯上界的分步信息之和，隨機(jī)變量序列的引入，自由權(quán)矩陣和矩陣函數(shù)凸性的應(yīng)用使得分析的結(jié)果保守性較小，而且當(dāng)前h步的信息獲取的越多，則保守性越小．
　　

5、4．建立基于信號量化的具有隨機(jī)Markov跳變特性的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，并分別對連續(xù)和離散系統(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計．改進(jìn)的Lyapunov函數(shù)的引入，自由權(quán)矩陣和矩陣函數(shù)凸性的應(yīng)用使得獲得的結(jié)果具有較小保守性。
　　 5．基于T-S模糊模型方法，建立基于信號量化的非線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，并對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和H∞控制器設(shè)計。量化器采用時變量化器，分析過程中，通過構(gòu)造一個改進(jìn)的Lyapunov函數(shù)，并引入Jessen

6、不等式，從而降低了分析和處理的難度，通過求解凸最優(yōu)問題和運(yùn)用錐補(bǔ)方法可以解決非線性矩陣不等式的問題。
　　 6．基于T-S模糊模型方法，建立基于信號量化的非線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型，并對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和保成本控制器設(shè)計。量化器采用對數(shù)量化器，系統(tǒng)模型中包含了時延、丟包的信息，分析過程中，運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論和和并行分布式補(bǔ)償(PDC)方法給出系統(tǒng)穩(wěn)定性條件，運(yùn)用錐補(bǔ)方法和線性矩陣不等式(LMI)技術(shù)求解量化保成本控制