網絡化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問題的研究.pdf

1、環(huán)節(jié)之間用網絡實現(xiàn)連接的控制系統(tǒng)，被稱為網絡化控制系統(tǒng)。網絡化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，大大推動了現(xiàn)代化控制技術的發(fā)展，正成為新的熱點。由于不確定性延遲、故障和外部擾動等是造成網絡化控制系統(tǒng)性能下降的主要原因，同時，網絡化控制系統(tǒng)作為一個整體，如果只單純的從其某一個部分對它進行研究和性能改善，顯然也不能取得最好的效果。因此一個行之有效的性能優(yōu)化方法是，同時從多個方面對系統(tǒng)進行綜合改善設計。依據上述思想，綜合研究網絡化控制系統(tǒng)的建模與相關魯棒控制方

2、法，就具有較大的理論與實際意義。本文針對網絡化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問題進行了較為深入的研究，創(chuàng)造性的建立了一些新型的系統(tǒng)模型并設計了相應的魯棒控制規(guī)則和傳輸協(xié)議規(guī)則。較好的解決了由于不確定性延遲、故障和外部擾動等原因造成的網絡化控制系統(tǒng)的性能下降。主要內容如下：
　　 ⑴全面介紹了網絡化控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并在具體分析了網絡化控制系統(tǒng)的各種現(xiàn)有模型和魯棒控制規(guī)則的現(xiàn)有設計方法之后，給出了解決網絡化控制系統(tǒng)中不確定性延遲、外部

3、擾動和故障的思路。
　　 ⑵針對網絡化控制系統(tǒng)中的控制器只能收到延遲了的狀態(tài)信號變量的特點，設計了新型延遲狀態(tài)變量模型?？紤]到網絡和系統(tǒng)本身所具有的不確定因素和外部擾動，在建立起來的新型延遲狀態(tài)變量模型的基礎之上，又設計出了具有不確定因子和擾動的網絡化控制系統(tǒng)的模型。針對魯棒傳輸協(xié)議設計的需要，建立了一類網絡化控制系統(tǒng)的切換模型?？紤]到網絡化控制系統(tǒng)中時變延遲的特點，提出了模糊邏輯混雜控制模型的設計方法。
　　 ⑶針對具

4、有時變延遲的網絡化控制系統(tǒng)，以提出的一種新型延遲狀態(tài)變量的模型為基礎，設計了線性二次型最優(yōu)控制器(LQR)。同時，也給出了在線估計延遲的方法，因為在具有時變延遲的網絡化控制系統(tǒng)中，LQR控制器很難實施，又給出了一種模糊推理邏輯加LQR最優(yōu)控制器的設計方法。
　　 ⑷針對具有多時滯和不確定性因素的網絡化控制系統(tǒng)，進行了相應控制規(guī)則的設計。考慮到網絡中的信號延遲、環(huán)境的復雜、器件的老化和非線性等因素，在建立起來的一類具有不確定因素的

5、多時滯新型延遲狀態(tài)變量的網絡化控制系統(tǒng)的模型之上。推出了該類網絡化控制系統(tǒng)的保性能控制規(guī)則的設計定理及其線性矩陣不等式(LMI)的實現(xiàn)公式?？紤]到外部擾動的影響，又推出了該類網絡化控制系統(tǒng)的r次優(yōu)控制規(guī)則的設計定理及其LMI的實現(xiàn)公式。
　　 ⑸在具有不確定因素的新型延遲狀態(tài)變量的網絡化控制系統(tǒng)的模型基礎之上，建立了包含傳感器失效的模型，并推出了完整性設計的魯棒容錯控制器的設計定理?？紤]到MATLAB軟件設計的可行性，推出了其魯

6、棒容錯控制器LMI的實現(xiàn)方法，同時也相應的給出了執(zhí)行器失效情況下魯棒容錯控制器的設計方法。
　　 ⑹從網絡方面著手，研究如何減少網絡化控制系統(tǒng)對共享網絡帶寬的占用。深入探討了如何在傳感器和控制器之間，減少狀態(tài)數據包傳輸的方法。設計了一個新型結構的控制器并開發(fā)了一種特殊的網絡傳輸協(xié)議規(guī)則。在該類網絡傳輸規(guī)則協(xié)議的作用下，可以大大減少網絡化控制系統(tǒng)對網絡帶寬的占用。
　　 ⑺網絡化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問題是一個研究范圍很

7、廣的課題，因此本課題今后還有很多工作。包括在網絡化控制系統(tǒng)的建模中，應更加充分考慮到時變延遲、故障和外部擾動等因素的影響。進一步建立符合網絡化控制系統(tǒng)特點的新型混雜系統(tǒng)模型。為使時變延遲網絡化控制系統(tǒng)具有較強的穩(wěn)定魯棒性能，可進一步研究新型模糊-神經網絡控制規(guī)則的設計方法。為使不確定結構的網絡化控制系統(tǒng)具有更強的魯棒性能，可進一步研究具有時滯依賴型魯棒控制規(guī)則的設計方法。為使網絡化控制系統(tǒng)的帶寬占用更少，可進一步研究魯棒傳輸控制協(xié)議的設