论文部分内容阅读
在通信约束的条件下,考虑系统的控制性能与通信性能之间的相互作用对于系统分析与综合是很重要的。在有限码率信道中传输信息需要对信号进行量化,编码和解码,而编码方案正如控制回路中其它部件一样,对系统的稳定性有重要影响。本文主要在量化控制系统的编码方案设计与稳定性分析方面展开研究。论文由两大部分组成:第一部分(第二至五章)针对由单传感器,单信道等所组成的量化控制系统,提出基于球极座标的编码方案,并将其应用于几种单信道量化控制系统,保证单信道量化控制系统稳定;第二部分(第六,七章)针对多个传感器,多信道等所组成的量化控制系统,提出基于界限函数的编码方案,并将其应用于几种多信道量化控制系统,保证多信道量化控制系统收敛。针对单信道量化控制系统,第二章提出基于球极座标的编码方案。已有的文献是在笛卡尔坐标下对系统的信息进行编码。与之不同的是,我们提出的编码方案是基于球极坐标系。这种编码方案的一个优点是可以建立量化数据与量化误差的确定关系。这个确定关系是通常的均匀量化方法所不具备的,它便于系统稳定性分析。另一个优点是编码方案只需要有限且固定的信道码率,而这一点是对数量化方法所不具备的。此外这种编码方案在编解码时不需要系统控制输入的信息和系统状态的过去信息,只需要系统的当前状态信息,适合实际应用。第三章考虑反馈回路存在无噪声信道的线性离散时不变系统。应用球极座标编码方案给出系统渐进稳定的充分条件,该条件反映了系统控制性能与通信性能之间的折衷关系,并给出编/解码器和控制器设计的具体步骤。在第三章基础上,第四章,第五章分别考虑反馈回路存在擦除信道的线性离散时不变系统和具有网络延时的线性连续时不变系统。应用球极座标编码方案分别给出保证系统渐进稳定的充分条件。利用这些条件,可以从整体上考虑系统的控制性能与通信性能。针对多信道量化控制系统,第六章提出基于界限函数的编码方案。这种编码方案在编解码时,只需要系统的当前状态信息或输出信息,所使用的码率是有限的并且是固定的,并建立了界限函数与量化误差之间的确定关系。然后利用这种编码方案研究具有多传感器单控制器的多信道线性离散时不变系统的收敛性。分别给出系统在可靠信道条件下收敛性和在擦除信道条件下几乎处处收敛性的充分条件,并给出编解码器设计和控制器设计的具体步骤。这些充分条件体现了系统的控制性能与通信性能之间的折衷。第七章考虑多智能体系统的一致控制问题。采用界限函数编码方案保证所有智能体的状态分别在下面四种情况下收敛到相同的数值:1)具有固定拓扑的上行信道,2)具有时变拓扑的上行信道,3)具有固定拓扑的下行信道,4)具有时变拓扑的下行信道。上行信道是指位于智能体和执行器之间的信道,下行信道是指位于不同的智能体之间的信道。分别给出四种情况下多智能体系统收敛的充分条件,这些条件包含编/解码器参数与控制器参数,由此可从整体上考虑系统的控制性能与通信性能。