基于事件触发策略的网络化系统控制器设计及系统分析

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与传统点对点控制结构相比,网络化控制系统拥有成本低、布线少、系统维护简单以及敏捷性高的优势,已在电力系统、环境监测、远程医疗、航空航天等领域得到了广泛的应用。然而,受到通讯网络有限信道带宽等因素的限制,在网络化控制系统中,无线节点过多、信息传输过于频繁或者传输的数据量过大都可能增大网络冲突发生的概率,使得信息在网络传输过程中不可避免地产生了一些问题,如网络诱导时滞、数据丢包、网络拥塞、信息量化、节点传输受限等。另一方面,非线性现象在网络化控制系统中是不可避免且无法彻底消除的,网络的带宽限制会引起非线性的类型及强度改变。这些问题会导致控制系统性能下降,甚至使系统不稳定和崩溃。目前相关问题研究仍不够充分,因此对通讯网络受限环境下网络化系统进行分析研究具有重要意义。
  本论文针对当前网络化系统研究中的不足,首先借助T-S模糊模型解决网络化系统中存在的非线性问题,然后针对网络带宽的限制,将事件触发策略引入到网络化控制中,最后将提出的事件触发控制算法应用到卫星姿态控制系统中。论文的具体研究内容如下:
  ①针对网络化系统中存在的非线性问题,通过T-S模糊建模策略,提出具有执行器延时情况下的网络化控制方法,通过建立李亚普洛夫泛函以及时滞系统分析方法得到使控制系统满足一定性能的稳定性条件,进而设计出满足期望条件的输出反馈控制器。
  ②针对连续时间网络化系统,通过引入事件触发策略,提出基于事件触发控制器的设计方法。基于时延系统分析方法,结合李雅普诺夫稳定性分析方法,解决所设计的事件触发控制器的可行性问题,进一步给出事件触发控制算法设计条件。
  ③针对卫星姿态控制系统,建立飞行器姿态控制模型,考虑信号量化以及外部扰动,基于事件触发策略和状态反馈控制方法,设计出事件触发控制器并验证所提出算法有效性。
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