【摘 要】
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通信网络的飞速发展促使网络化控制系统取代了传统的控制系统,通过控制器远程操控被控对象来实现系统的高度分散。在实际应用中,时延、丢包以及乱序等一系列问题随着通信网络的使用而被引入到系统中。在众多解决网络通信约束的方法中,网络化预测控制方法因其能够主动补偿网络通信约束的不利影响而受到广泛关注。同时,由于网络带宽资源的有限,一种能够避免传输冗余数据的控制方式——事件触发控制引起了研究的热潮。事件触发机制
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通信网络的飞速发展促使网络化控制系统取代了传统的控制系统,通过控制器远程操控被控对象来实现系统的高度分散。在实际应用中,时延、丢包以及乱序等一系列问题随着通信网络的使用而被引入到系统中。在众多解决网络通信约束的方法中,网络化预测控制方法因其能够主动补偿网络通信约束的不利影响而受到广泛关注。同时,由于网络带宽资源的有限,一种能够避免传输冗余数据的控制方式——事件触发控制引起了研究的热潮。事件触发机制相较于时间触发机制能够明显减少数据传输数量,在保证系统性能的同时节省网络资源。因此,本文将结合网络化预测控制与事件触发机制对一类离散线性系统进行设计与分析,主要研究工作如下:(1)当网络化控制系统中存在随机通信约束时,分别针对系统开环稳定和系统状态可检测两种情形设计了能够容忍部分(甚至全部)反向通道时延的时滞观测器,并给出理论分析。利用数值仿真结果与传统观测器进行对比,发现时滞观测器较传统观测器能容忍更大的反向通道时延。为满足大多数系统的实际情况,采用第二情形中设计的观测器进行后续的状态观测。(2)基于(1)中设计的观测器,引入事件触发机制并设计控制方法。通过理论分析得到闭环系统稳定的充要条件,并通过数值仿真验证该方法的有效性。由于观测器容忍时延存在上界,超出观测器容忍上界的部分时延在控制器中使用网络化预测控制方法主动补偿,同时,利用该方法补偿前向通道时延,并进行稳定性分析和仿真验证。(3)在采用时滞观测器并加入事件触发机制的基础上,设计增量式控制方案来实现系统的输出跟踪控制,同时解决了模型参数不精确时稳态误差不为零的问题。通过稳定性分析得到保证闭环系统渐进稳定的条件,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。
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