具有随机通讯时延的关联大系统H∞控制

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近年来,由于通信、计算机和控制技术的发展,使得网络化控制系统在工业界得到了快速发展和广泛应用。然而,一方面,由于传输数据的通信网络带宽有限,导致网络传输过程中测量数据不可避免地出现丢失、延时等现象;另一方面,在实际应用中许多复杂系统包含多个子系统,而各子系统又是相互关联的。这两种现象都对系统的性能产生影响。本文兼顾网络化控制系统的上述两方面特点,针对一类结构复杂、规模庞大的线性离散关联大系统,研究系统在具有随机通讯时延的情况下,其状态反馈控制器及基于观测器的控制器的设计问题。本文主要工作如下:(1)针对一类具有随机通讯时延的孤立线性离散系统,设计基于观测器的鲁棒H_∞控制器。假设网络中数据通讯时延服从Bernoulli概率分布,利用Lyapunov稳定性理论,得到使闭环系统均方指数稳定且满足指定H_∞性能指标的充分条件,进而通过求解线性矩阵不等式,得到控制器的相关参数。最后,通过MATLAB仿真结果验证了该控制算法的有效性。(2)针对一类具有随机通讯时延的由N个线性离散子系统构成的复杂关联大系统,设计大系统状态反馈控制器。假设状态变量可直接测量且关联大系统中网络通讯时延满足已知概率的Bernoulli分布,通过应用Lyapunov稳定性理论,得到使闭环系统均方指数稳定且满足指定H_∞性能指标的充分条件,进而通过求解线性矩阵不等式,可以得到控制器的相关参数。最后,通过MATLAB仿真结果验证了该控制算法的有效性。(3)针对一类具有随机通讯时延的由N个线性离散子系统构成的复杂关联大系统,设计基于观测器的鲁棒H_∞控制器。假设状态变量不可测量且系统中数据通讯时延服从Bernoulli概率分布,通过利用Lyapounv稳定性理论和线性矩阵不等式技巧,得到使闭环系统均方指数稳定且满足指定H_∞性能指标的充分条件,进而可以通过求解线性矩阵不等式得到基于观测器的控制器的相关增益矩阵。最后,通过MATLAB仿真结果验证了该控制算法的有效性。
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