【摘 要】
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网络控制系统是近年来控制界的学术热点研究方向。在NCS中,分布在不同物理区域的网络节点之间通过实时通信网络连接形成分布式闭环控制系统。NCS作为一种分布式计算机控制系
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网络控制系统是近年来控制界的学术热点研究方向。在NCS中,分布在不同物理区域的网络节点之间通过实时通信网络连接形成分布式闭环控制系统。NCS作为一种分布式计算机控制系统,在系统的建模、分析和设计中必然会涉及到信号的采样、保持等问题;另一方面,多个回路以共享网络通信资源的方式进行控制,如何减少冗余信息的传输、提高有限网络带宽的利用率显得相当重要。在网络控制系统的分析与设计当中,采样周期大小的选择既可影响系统的控制性能,又可反映数据信号在网络上的传输状况。目前的研究成果多是基于固定周期采样的方式,这种采样方式尽管利于建模并简化系统分析,但不切合实际甚至会造成网络资源的浪费。考虑到网络控制系统的本质特征,本文工作主要包含如下两个方面:一方面,根据通信网络中数据信息的时变特性,进行时变采样周期网络控制系统的研究。在这方面的工作有两点:其一,研究有界时变时延的变采样周期网络控制系统的2L增益分析,将系统建模为离散区间时变系统,利用李雅普诺夫稳定性定理和线性矩阵不等式技术对系统进行状态反馈控制器设计;其二,针对一类输入多率采样网络控制系统,利用系统的输出预测值,设计系统的动态输出反馈控制器,研究闭环系统的最优保性能控制。另一方面,为了克服周期触发的缺点,避免冗余信息在网络中传输,在保证系统性能的同时节省网络通信资源,本文对事件触发控制机制进行研究。通过建立一种新的混合事件触发控制机制条件,考虑数据包丢失和网络时延的影响,基于输出反馈控制,通过利用线性矩阵不等式技术并构造新的Lyapunov-Krasovskii泛函对闭环系统进行2L增益分析。
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