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长时延不确定网络控制系统的保性能控制

作　者: 蒋莲莲
导　师: 杨光红
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网络控制系统网络诱导时延 Lyapunov-Krasovskii函数线性矩阵不等式 Markov链不确定性保性能控制锥补线性化
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

网络控制系统NCS(Networked Control Systems),是利用专用或公用数据通信网络代替传统的点对点连接构成的闭环控制系统。网络控制系统打破了传统控制系统在空间物理位置上的限制,拓宽了控制活动的场所,降低了系统的链接复杂性、运行成本和维护费用,便于实现管控一体化,提高了信息集成度。但同时网络传输也会带来一系列的问题,例如时间延迟、数据丢包、时序错乱等。本文主要针对网络控制系统中出现的时延和丢包问题做了以下工作：(1)介绍了网络控制系统的产生背景和目前对网络控制系统时延的主要研究方法。并通过理论分析与例子仿真,说明了时延对网络控制系统稳定性的影响。(2)研究了被控对象出现状态延迟且信息传输出现随机传输延迟的网络控制系统保性能控制,并基于积分不等式和自由权矩阵的方法,以线性矩阵不等式的形式给出了保证网络控制系统渐近稳定且性能指标不超过某个上界的充分条件和控制器设计方法。通过数值仿真证实了运用自由权矩阵方法的有效性和优越性。(3)研究了系统时延服从马尔可夫链分布时的不确定系统保性能控制,将存在随机网络诱导时延的网络控制系统建模为马尔可夫跳变线性系统,利用锥补线性化迭代算法,以线性矩阵不等式的形式给出了系统渐近稳定的充分条件和控制器设计方法,并且使得闭环系统的性能指标具有上界。数值实例说明了保性能控制律设计方法的有效性。(4)针对系统同时出现长时延和丢包的情况,通过将其建模为异步动态系统,利用异步动态系统的稳定性理论,研究了具有不确定性的网络控制系统指数稳定的条件,并给出了需保证系统指数稳定的数据传输成功率应满足的范围,数值例子验证了此方法的有效性。

长时延不确定网络控制系统的保性能控制

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