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基于时间片划分的MIMO网络控制系统建模与研究

作　者: 陈晓杜
导　师: 樊卫华
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网络控制系统 MIMO 时间片划分时延丢包 Markov跳变系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 57次
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内容摘要

近年来,网络控制系统一直是控制领域的研究热点之一。目前已有的研究主要以单一被控对象为主体,关于多个被控对象共享网络的MIMO网络控制系统的研究鲜有见报。且多数的研究结论建立在传感器同步采样的假设上,对异步采样的研究较少。基于此研究现状,本文提出一种基于时间片划分的异步采样法,对多回路共享网络的MIMO网络控制系统展开研究。本文首先研究了使用传感器同步采样法时,具有多回路的MIMO网络控制系统。建立了具有固定时延MIMO网络控制系统离散模型,用Lyapunov函数法分析了系统的稳定性,给出了控制器设计方法；并将多回路同步控制约束转化为H性能指标约束,给出具有H最优性能指标γ*的控制器设计方法。其次,针对同步采样下,因回路间优先级的设置而导致出现发送等待,造成系统性能下降的不足,提出了基于时间片划分的异步采样法。给出了异步采样方法下固定时延MIMO网络控制系统的模型,利用Lyapunov函数与LMI方法,给出了闭环系统稳定的条件,给出了控制器设计方法,并通过仿真验证了方法的有效性。针对存在干扰的MIMO网络控制系统,进一步用基于时间片划分的异步采样法研究了具有时变干扰时延的MIMO网络控制系统。对于时延小于一个时间片长度的情形,通过分段积分法,将传输时延和干扰时延分离,利用向量范数的性质和积分中值定理,将干扰时延的影响描述成参数不确定性问题。并利用Lyapunov函数与变量分离法,给出了控制器设计方法。最后,针对时延大于一个时间片长度的情况,采用主动丢包法,将长时延问题转换成数据丢包问题。并将此类具有丢包的网络控制系统描述成Markov跳变系统,利用Markov跳变系统理论给出了系统的均方稳定条件,以及控制器设计方法,仿真结果表明方法是有效的。

基于时间片划分的MIMO网络控制系统建模与研究

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