網絡控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與優(yōu)化設計研究.pdf

1、在網絡控制系統(tǒng)中，信息交換是通過共享的通信網絡實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的點對點連接的控制系統(tǒng)相比，網絡控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，比如布線少、成本低、易于安裝和擴展、信息資源共享等。這使網絡控制系統(tǒng)在工業(yè)、交通、軍事、醫(yī)療等領域得到了廣泛的應用。網絡的引入促進了控制系統(tǒng)的發(fā)展，同時也給控制系統(tǒng)帶來了新的問題和挑戰(zhàn)，比如網絡誘導時延、數(shù)據丟包和數(shù)據量化等，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)的分析與設計方法很難直接應用于網絡控

2、制系統(tǒng)。本文在綜合考慮多種網絡因素的共同影響下，主要研究了網絡控制系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與優(yōu)化設計問題，全文主要內容概括如下：
　　研究了含隨機丟包的無線網絡控制系統(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系，無線連接模型被簡化為一個伯努利過程，這樣整個無線網絡控制系統(tǒng)可以表示成一個馬爾可夫跳變線性系統(tǒng)?；诖四Ｐ?，推導并建立了在給定丟包概率時無線網絡控制系統(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，進一步給出

3、了鎮(zhèn)定無線網絡控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器的存在條件，并對反饋控制增益進行了求解。在此基礎上，針對倒立擺無線網絡控制系統(tǒng)，估計了能使系統(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時延的網絡控制系統(tǒng)。將網絡誘導時延建模為馬爾可夫鏈，針對此類網絡控制系統(tǒng)引入了模態(tài)依賴的脈沖切換控制器，并推導得到了使得系統(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、包和量化對網絡控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響，并對量化器進行了優(yōu)化設計。在此系統(tǒng)中，隨機丟包現(xiàn)象既會在從傳感器到控制器通信信道中發(fā)生也會在從控制器到執(zhí)行器通信信道中發(fā)生。通過將丟包被建模為兩個獨立同分布的伯努利過程，網絡控制系統(tǒng)可以表示為一個馬爾可夫跳變線性系統(tǒng)?；诖四Ｐ?，證明了能使網絡控制系統(tǒng)達到均方二次穩(wěn)定的最粗糙的量化器是對數(shù)量化器，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以轉化為等價的不確定性系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。然后進一步給出了最優(yōu)量化器和控制器的設計方法。

5、
　　研究了基于事件驅動機制的含隨機丟包的不確定性網絡控制系統(tǒng)的量化鎮(zhèn)定問題。為了減少網絡控制系統(tǒng)中通信資源的消耗，控制器采用事件驅動機制。網絡控制系統(tǒng)的模型綜合考慮了量化、丟包、被控對象的不確定性和事件驅動機制?；诖四Ｐ停美钛牌罩Z夫方法推導得到了網絡控制系統(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動機制的聯(lián)合設計方法，而且還估計了保持系統(tǒng)穩(wěn)定的最大連續(xù)丟包數(shù)。
　　最后對全文進行了總結，并對今后的相