双率采样下线性系统的H∞控制与网络化控制

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本文研究了双率采样下线性系统的H∞控制与网络化控制。文中双率采样是指使用两个具有不同采样率的传感器对系统的输出变量进行采样。由于多率采样方案具有提高系统性能、抵抗外部干扰、适应复杂的实际系统等优点,在实际应用中受到广泛关注。提升技术是多率采样系统建模中常用的方法,该方法是将多率线性系统转化为高维线性时不变离散系统后再进行系统分析。考虑到提升技术造成的计算复杂度增加和在带有网络、随机干扰以及非线性约束的系统中的限制性等问题,我们采用了一种输入时滞方法对系统进行建模。本文的主要研究内容分为两部分:第一部分研究物理环境下一类线性时不变系统的双率采样H∞控制问题,第二部分研究网络化双率采样系统的事件触发动态输出反馈控制问题。本文研究工作如下:(1)第一章给出了采样系统、网络控制系统简介以及国内外研究现状,并介绍了本文的主要研究内容。(2)第二章考虑了物理环境下一类线性时不变系统的双率采样H∞控制问题的建模和分析。根据不同采样率下的采样信息是否同时可利用,构造了一个切换控制器对系统进行控制,充分且实时的利用了不同时刻的采样信息,利用输入时滞方法,将闭环系统建模成了一个带有不同时变时滞的周期切换控制系统。根据Lyapunov-Krasovskii理论证明了系统的稳定性,获得了系统指数稳定以及切换控制器存在的时滞依赖判据。最后,通过仿真例子证明了本章所提方案的有效性。(3)第三章考虑了网络环境下的双率采样系统的动态输出反馈控制问题的建模和分析。在系统中,传感器的采样信息通过带有时变时延的通讯网络传输到控制器。为了减轻网络负担,在传感器一侧添加了事件触发机制,减少了冗余信息的传输,提高了网络利用率。设计了一个动态输出反馈控制器对系统进行控制,充分实时的利用了经由网络传输的数据信息。考虑到网络诱导时延,利用输入时滞方法将系统建模成带有两个不同输入时滞的闭环控制系统。根据Lyapunov-Krasovskii理论,给出了使得系统渐近稳定的时滞依赖判据,并给出了动态输出反馈控制器的设计方法。通过仿真实验验证了本章所提方法的有效性。(4)第四章对本文研究工作进行总结,并对后续工作进行展望。
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