網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，信息交換是通過共享的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如布線少、成本低、易于安裝和擴(kuò)展、信息資源共享等。這使網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在工業(yè)、交通、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)的引入促進(jìn)了控制系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)也給控制系統(tǒng)帶來了新的問題和挑戰(zhàn)，比如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包和數(shù)據(jù)量化等，這些不利因素都是造成系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)的重要原因。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法很難直接應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控

2、制系統(tǒng)。本文在綜合考慮多種網(wǎng)絡(luò)因素的共同影響下，主要研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，全文主要內(nèi)容概括如下：
　　研究了含隨機(jī)丟包的無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定問題。利用無線通信中丟包概率和通信信噪比的關(guān)系，無線連接模型被簡化為一個(gè)伯努利過程，這樣整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以表示成一個(gè)馬爾可夫跳變線性系統(tǒng)?；诖四Ｐ停茖?dǎo)并建立了在給定丟包概率時(shí)無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)均方穩(wěn)定的充分必要條件。利用此充要條件和線性矩陣不等式方法，進(jìn)一步給出

3、了鎮(zhèn)定無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器的存在條件，并對(duì)反饋控制增益進(jìn)行了求解。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)倒立擺無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，估計(jì)了能使系統(tǒng)穩(wěn)定的最大丟包概率和信道最小信噪比。
　　研究了基于脈沖切換控制的含隨機(jī)時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。將網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延建模為馬爾可夫鏈，針對(duì)此類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)引入了模態(tài)依賴的脈沖切換控制器，并推導(dǎo)得到了使得系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件。然后利用線性矩陣不等式方法求解了脈沖切換控制器的狀態(tài)反饋增益。
　　綜合考慮了丟

4、包和量化對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響，并對(duì)量化器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此系統(tǒng)中，隨機(jī)丟包現(xiàn)象既會(huì)在從傳感器到控制器通信信道中發(fā)生也會(huì)在從控制器到執(zhí)行器通信信道中發(fā)生。通過將丟包被建模為兩個(gè)獨(dú)立同分布的伯努利過程，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以表示為一個(gè)馬爾可夫跳變線性系統(tǒng)?；诖四Ｐ?，證明了能使網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)達(dá)到均方二次穩(wěn)定的最粗糙的量化器是對(duì)數(shù)量化器，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以轉(zhuǎn)化為等價(jià)的不確定性系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。然后進(jìn)一步給出了最優(yōu)量化器和控制器的設(shè)計(jì)方法。

5、
　　研究了基于事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的含隨機(jī)丟包的不確定性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的量化鎮(zhèn)定問題。為了減少網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中通信資源的消耗，控制器采用事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的模型綜合考慮了量化、丟包、被控對(duì)象的不確定性和事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制?；诖四Ｐ停美钛牌罩Z夫方法推導(dǎo)得到了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分性條件，利用該條件，給出了控制器反饋增益及事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的聯(lián)合設(shè)計(jì)方法，而且還估計(jì)了保持系統(tǒng)穩(wěn)定的最大連續(xù)丟包數(shù)。
　　最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)今后的相