网络控制系统的稳定性分析与调度控制设计

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:hefei666_y
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将网络融入到传统控制系统而衍生出的网络控制系统在工业应用中有着不可替代的地位。因此,目前针对网络控制系统的建模、分析及相关设计问题的研究得到广泛关注。时变时滞和通信受限是影响网络控制系统性能甚至使系统失稳的两个主要因素,如何针对具有时滞和通信受限的网络控制系统进行建模、分析及相关控制器设计是关键问题。本文使用切换系统理论、平均驻留时间法、TOD动态调度策略、LMI技术、Lyapunov-Krasovskii泛函、时滞分割法、凸优化算法等方法对具有时滞和通信受限的NCS的建模、分析及设计问题进行了研究,具体工作如下:针对具有时变短时滞和通信受限的网络控制系统,首先在传感器时间驱动,控制器和执行器事件驱动的前提下将系统离散化,然后结合调度策略将系统建模成离散切换系统。调度策略按照系统的通信信息和能够使系统动态性能稳定的方法进行配置更新。然后利用切换系统相关理论、Lyapunov函数和LMI技术给出了保证系统指数稳定的充分条件及状态反馈控制器的设计方法。针对具有时变大时滞和通信受限的网络控制系统,首先采用合理的数据传输策略,建立切换率与动态调度策略之间的关系,将具有时变大时滞和通信受限的网络控制系统建模成离散切换系统。进而利用平均驻留时间方法和Lyapunov泛函法分析了系统的指数稳定性。其次,在系统指数稳定的前提下,利用LMI技术给出系统H_?滤波与动态调度的协同设计方法。针对具有随机非线性和多噪声的网络控制系统,进行了动态调度与H_?滤波协同设计的研究。在大时滞和通信受限的影响下,建立切换信号与调度策略的关系,将闭环网络控制系统建模成具有有限个子系统的离散切换系统。进而在每一个离散切换子系统内使用时滞分割法进行时间区间的分割,并在每个区间内构造合理的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出使系统均方渐近稳定的充分条件,并利用LMI技术及凸优化算法,提出系统动态调度策略与H_?滤波的协同设计方法。最后,对于本文研究的成果,利用matlab仿真软件中的TrueTime和LMI两个工具箱进行仿真验证。
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