论文部分内容阅读
随着控制科学、通信技术以及计算机网络的快速发展和相互融合,网络控制系统成为控制理论界倍受关注的研究热点。本文针对具有短时延的资源受限网络控制系统,运用切换系统理论中的驻留时间方法研究了系统的混合调度与控制联合设计问题。本文主要工作如下: 首先,针对具有短时延的资源受限网络控制系统,提出了一种新的模型依赖平均驻留时间的动态调度策略与反馈控制联合设计方法。该调度策略由模型依赖平均驻留时间和动态TOD调度策略共同决定,将系统建模成带有参数不确定性的离散切换系统,基于多Lyapunov函数方法及LMI技术,给出了使闭环系统指数稳定的控制器设计和TOD调度策略下的各模态平均驻留时间条件。该联合设计方法降低了保守性,并在一定程度上减少了系统模态之间的切换频率。 其次,针对具有短时延的资源受限网络控制系统,提出了一种基于多阈值事件触发机制和动态驻留时间的混合调度策略与反馈控制联合设计方法。该调度策略由多阈值事件触发机制和动态驻留时间方法共同决定。首先根据多阈值事件触发机制形成的通信序列将系统建模成带有参数不确定项的离散切换系统,并基于多Lyapunov函数方法及LMI技术,给出了使闭环系统渐近稳定的控制器设计及多阈值事件触发机制下的驻留时间条件。该联合设计方法在一定程度上减少了网络通信量而节约带宽,其中动态驻留方法减少了事件触发机制所选的系统模态之间的切换频率并且改善了系统性能,从而降低了保守性。 再次,针对具有短时延的资源受限网络控制系统,提出了一种新的模型依赖平均驻留时间及状态依赖的混合调度策略与反馈控制联合设计方法,分别研究了系统的有限时间稳定性、有限时间有界、有限时间有界且具有H∞性能的问题。该混合调度策略首先根据状态依赖-最大二次函数对系统模态进行选择,然后基于模型依赖平均驻留时间方法在该模态上驻留。文中所采用的模型依赖平均驻留时间方法避免了单独采用状态依赖的调度策略所带来的切换频率过高问题,并减少了保守性,同时又可根据状态依赖策略实时选择系统模态从而改善系统性能。利用多Lyapunov函数方法及LMI技术,分别给出了使闭环系统有限时间有界、有限时间稳定以及有限时间有界且具有H∞性能的充分条件、控制器设计以及系统中各模态的平均驻留时间条件。 最后,运用Matlab中LMI和Truetime工具箱对上述研究内容中所提方法有效性进行了验证。