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文檔簡介
1、通過網絡構成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)稱為網絡控制系統(tǒng)。這種網絡化的控制模式與傳統(tǒng)的點對點連接的控制結構相比,避免了節(jié)點間專線的敷設,方便安裝與維護,提高系統(tǒng)的診斷能力、增加系統(tǒng)的靈活性和可靠性,并能夠實現遠程控制,使系統(tǒng)資源通過網絡實現共享。目前,網絡控制系統(tǒng)已在工業(yè)制造、交通系統(tǒng)、電力、無人飛行器等領域獲得了廣泛的應用。但是網絡的引入同時也產生了一些新問題,如:網絡時延、數據丟失等。這些問題將不可避免地影響系統(tǒng)的性能,甚至使系統(tǒng)失穩(wěn)。因此,
2、網絡控制系統(tǒng)的分析與設計問題變得非常復雜,網絡控制系統(tǒng)已成為控制領域研究的熱點之一。
本文對存在時延和數據包丟失等因素影響的若干類網絡控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及控制器設計等問題進行了深入的研究。利用Lyapunov穩(wěn)定性理論及線性矩陣不等式方法,給出了網絡因素影響下的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定條件和控制器設計方法。本文的主要研究成果包括以下幾個方面:
研究了具有時延和數據包隨機丟失的網絡控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制問題,將系統(tǒng)建模為一類含有
3、服從伯努利分布的隨機變量的控制系統(tǒng),給出了使閉環(huán)系統(tǒng)指數均方穩(wěn)定的狀態(tài)反饋控制器存在的充分條件和設計方法。并在此基礎之上,分別研究了網絡控制系統(tǒng)的H∞控制和保性能控制。所給出的實例仿真說明了所用方法的有效性。
針對具有網絡時延的網絡控制系統(tǒng),假設傳感器由時間驅動,控制器和執(zhí)行器由事件驅動,設計了基于觀測器的狀態(tài)反饋控制器。所得到的基于觀測器的控制器對系統(tǒng)矩陣不要求可逆。實例仿真說明了所用方法的有效性及優(yōu)越性。
對于一
4、類非線性網絡控制系統(tǒng),假設網絡只存在于傳感器節(jié)點和控制器節(jié)點之間,在網絡環(huán)境和傳感器故障環(huán)境下,設計了觀測器,建立了基于觀測器的閉環(huán)網絡控制系統(tǒng)模型,利用Lyapunov穩(wěn)定理論,及線性矩陣不等式方法并結合自由權矩陣,給出了使閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件,及觀測器和容錯控制器協(xié)同設計方法。所給出的實例仿真說明了所用方法是有效的及可行的。
對于一類正則、無脈沖和線性定常的廣義被控對象,研究了網絡控制系統(tǒng)的H∞動態(tài)輸出反饋控制問題。
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