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反馈控制系统中的控制回路关闭通过实时网络被称为网络控制系统。有成本低,简单的安装和维护,增加了系统的灵活性和降低了系统布线等优点。但是,相对于传统的点至点控制系统,通信网络的反馈控制回路插入功能的分析和网络控制系统的设计更复杂。由于网络诱导时延,传统的控制理论必须再被重新评估之后才适用于网络控制系统。随机延迟主要来自两个原因:传感器到控制器的延迟τsc和控制器到执行器延迟τca。延迟可以降低了控制系统的性能,甚至破坏系统。
实时控制网络(如DeviceNet,Profit-bus,FireWire,Ethernet等)被广泛应用到实时分布式控制的情况,如电子控制,通信,交通,飞机,自动制造等,这对在寻求适当控制模式下的控制信息及时物改善网络控制系统的性能具有重要意义。
论文各章节主要内容如下:
(1)首先介绍了网络控制系统的一些基础知识,主要是介绍了NCSs的控制方法和NCSs的基本模型及稳定性分析方法。
(2)对网络控制系统进行数学建模并且对模型进行了分析,对在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下,基于Lyapunov稳定性理论和鲁棒控制理论,利用线性矩阵不等式方法对系统的稳定行进行了分析讨论,最后给出系统在扰动下渐近稳定的充分条件。
(3)针对网络控制系统中存在的诱导时延,采用了一种能处理时变延迟的状态观测器,并把被控对象推广到切换系统,设计了一种切换控制器,使得闭环系统是渐近稳定的。
(4)采用了一个同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的网络化控制系统的模型,在此模型基础上,运用Lyapunov函数的方法,获得了时滞相关的结果,通过解一系列的线性矩阵不等式,得到网络诱导时延的上界和无记忆反馈控制器的反馈增益。