时延非线性网络控制系统的鲁棒控制研究

论文摘要

在网络控制系统中,网络通讯将成为控制系统的一个重要环节。由于网络传输中存在传输时延,并且这些时延通常具有不确定性和时变性,另外还存在传输数据时序的错乱和丢失等现象,这些都使得系统不再具有定常性和确定性。上述两个方面对控制理论的研究提出了新的挑战和发展机遇。本文系统的分析了网络控制系统的特性,网络的随机时延特性,考虑了这些特性以及外界干扰对系统控制性能的影响,提出了H∞鲁棒控制器的设计方法,解决了网络诱导时延现象和外界干扰给控制系统带来的稳定性和鲁棒性问题。首先考虑连续系统中时延问题。将非线性被控对象建模为T_S模糊系统,然后将时变问题分为定时延和可变时延,对于两种情况给出了系统分析,并设计了使得系统α次优稳定的控制器。然后针对非线性T_S模糊闭环网络控制系统短时延和长时延离散化模型,把回路时延的不确定性转化为被控对象系统方程系数矩阵的不确定性,同时考虑外界干扰,利用所提出的基于LMI的次优稳定性鲁棒控制器设计方法,设计出一个状态反馈控制器,该控制器可以使得闭环网络控制系统达到L2增益小于等于γ鲁棒稳定性。最后通过针对倒立摆T_S模糊模型,利用Matlab中TrueTime工具箱对所设计的系统的通讯平台并进行了仿真,证明了鲁棒控制器设计方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 网络控制系统的发展
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 网络控制系统中存在的问题
• 1.2.1 网络类型
• 1.2.2 网络调度
• 1.2.3 网络延迟
• 1.2.4 网络丢包
• 1.3 网络控制系统研究现状
• 1.4 本文主要内容与结构
• 第二章 网络控制系统的模型以及线性矩阵不等式
• 2.1 连续网络控制系统模型介绍
• 2.2 离散时延网络控制系统
• 2.3 线性矩阵不等式
• 2.4 本章小结
• ∞控制'>第三章 连续非线性网络控制系统的H_∞控制
• 3.1 引言
• S模糊介绍'>3.2 非线性系统的T_S模糊介绍
• S模型的连续网络控制系统的网络时延分析'>3.3 基于T_S模型的连续网络控制系统的网络时延分析
• 3.3.1 确定时延时稳定性分析
• 3.3.2 变时延时稳定性分析
• 3.4 算例仿真
• 3.5 本章小结
• ∞控制'>第四章 离散非线性网络控制系统的H_∞控制
• 4.1 短时延网络控制系统分析
• S网络控制系统H_∞模糊控制器的设计'>4.2 短时延T_S网络控制系统H_∞模糊控制器的设计
• S网络控制系统H_∞模糊控制器的设计'>4.3 长时延T_S网络控制系统H_∞模糊控制器的设计
• 4.4 算例仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于TRUETIME的网络控制系统仿真设计
• 5.1 TRUETIME 软件介绍
• 5.2 倒立摆对象模型
• 5.3 网络控制系统仿真环境的建立
• 5.3.1 网络模块（True Time Network）
• 5.3.2 传感器节点
• 5.3.3 控制器节点
• 5.3.4 干扰节点
• 5.4 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 个人简历