【摘 要】
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随着计算机通信技术、智能传感技术及控制技术的飞速发展,网络化控制系统的研究近年来受到广泛关注。相比于传统的点对点控制系统,网络化控制系统具有简单、快捷、连线减少、可实现资源共享、可靠性提高、能进行远程操作等优点。但由于通信网络带宽有限,不可避免地给系统带来了网络诱导时延、数据包丢失、介质访问约束等通信约束,这些通信约束的存在,在一定程度上影响系统的控制性能,严重时会导致系统不稳定。因此,研究如何解
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随着计算机通信技术、智能传感技术及控制技术的飞速发展,网络化控制系统的研究近年来受到广泛关注。相比于传统的点对点控制系统,网络化控制系统具有简单、快捷、连线减少、可实现资源共享、可靠性提高、能进行远程操作等优点。但由于通信网络带宽有限,不可避免地给系统带来了网络诱导时延、数据包丢失、介质访问约束等通信约束,这些通信约束的存在,在一定程度上影响系统的控制性能,严重时会导致系统不稳定。因此,研究如何解决这些通信约束对于网络化控制系统造成的影响具有一定的理论和实际意义。本文研究了具有多种通信约束的通信受限网络化系统的控制方法设计问题,主要内容如下:首先,针对存在访问约束和数据包丢失的网络化控制系统,将访问约束描述为Markov链,在多包传输模式下,每个信道的丢包现象被描述为服从相互独立的Bernoulli分布。基于此,网络化控制系统被建模为离散时间Markov跳变线性系统,借助Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了系统指数稳定的条件,实现了状态反馈控制器的设计。最后,通过仿真验证所提方法的有效性。其次,针对存在网络诱导时延和访问约束的网络化控制系统,考虑访问约束和时变时延的影响,将网络化控制系统建模为一类具有不确定性的离散时间Markov跳变系统。根据Lyapunov稳定性理论和状态增广方法,给出了闭环系统渐近稳定的条件,并设计了动态输出反馈控制器。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。再次,研究具有访问约束、网络诱导时延和数据包丢失的网络化系统镇定控制问题。根据多种通信约束的统计特性,将网络化控制系统建模为一类异步动态跳变系统,并基于Lyapunov稳定性理论和切换系统理论,给出了闭环网络化控制系统指数稳定的充分条件,进而在Markov随机通信策略下设计具有动态补偿功能的控制器。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。最后,总结了本文的工作,给出了本文的研究成果,对本课题将来的工作做了分析和展望。
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