三种网络控制系统的建模与控制

论文摘要

网络控制系统是通过网络形成的反馈控制系统。这类系统中,被控对象与控制器以及控制器与执行器之间是通过一个公共的网络平台连接的。这种控制模式具有信息资源能够共享、低成本、易于安装和维护、高效率、高可靠性及灵活等优点。由于网络的介入,量化、采样、网络时延、数据丢失等问题也都出现于网络控制系统中。因此,网络控制系统的分析和设计已经成为目前控制理论的研究热点之一本文在如下几个网络控制系统研究中的热点问题上作了些工作。首先,提出确定多输入多输出网络控制系统的最大允许时延界的新方法。由于网络诱导时延的分布特性,整个多输入多输出网络控制系统实际上是一个多时延系统。利用李雅普诺夫第二方法,得到网络控制系统时延相关渐近稳定性判据。最大允许时延界和输出反馈控制器均可以通过求解LMI得到。其次,针对静态调度策略,提出一种短时延多包传输网络控制系统的建模方法,把多包传输网络控制系统建模为具有一定切换规则的线性切换系统模型。利用切换系统理论和鲁棒稳定性理论,得到多包传输网络控制系统的渐近稳定性判据并首次提出周期动态输出反馈镇定控制器的设计方法。针对动态调度策略,把多包传输网络控制系统建模为具有任意切换的线性切换系统模型。利用切换系统理论和H∞理论,得到多包传输网络控制系统的H∞。性能判据并提出最优H∞。状态反馈控制器的设计方法。最后,针对一类受控对象具有范数有界不确定性的网络控制系统,利用连续建模方法,把网络控制系统建模为时延微分方程。由于建模时同时考虑了网络时延和数据包丢失等问题,因此该模型更具有一般性。利用时延相关处理方法,得到网络控制系统鲁棒指数稳定的判据,鲁棒输出反馈控制器也可以通过求解一系列LMI得到。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 NCSs的最大允许时延界
• 2.1 问题描述
• 2.2 最大允许时延界的确定方法
• 2.3 控制器设计
• 2.4 仿真比较
• 2.5 小结
• 第三章 多包传输NCSs的稳定性分析
• 3.1 基于静态调度的建模与控制
• 3.1.1 问题描述
• 3.1.2 稳定性分析
• 3.1.3 鲁棒镇定
• 3.1.4 数值算例
• 3.2 基于动态调度的建模与控制
• 3.2.1 问题描述
• ∞性能分析'>3.2.2 H_∞性能分析
• ∞控制'>3.2.3 H_∞控制
• 3.2.4 数值算例
• 3.3 小结
• 第四章 NCSs的鲁棒指数镇定
• 4.1 基于连续时间系统模型的建模方法
• 4.2 鲁棒镇定
• 4.2.1 稳定性分析
• 4.2.2 鲁棒镇定
• 4.3 数值算例
• 4.4 小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间完成的论文情况