网络控制系统及采样控制系统的稳定性分析

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早在20世纪40年代,控制系统已经在工业领域中使用了,最早的控制系统是由继电器和仪表构成的。如今的控制系统借助计算机技术得到了飞跃的发展,智能控制系统就是在此期间演变来的。从控制系统的整个发展史来看,采用计算机和微处理器的控制系统被称为第三代控制系统。在近几十年,发展最快的当属于以计算机为核心的网络控制系统,因为计算机的普及,以及满足生产和生活的需要等原因,促使了网络控制系统的快速发展。对于网络控制系统的研究主要是从网络设计和控制设计两个方向。网络设计就是从网络的角度出发,设计出更加有效的网络协议、拓扑结构和调度策略等;控制设计主要是从数学建模、控制器设计以及系统延时、数据丢包等方向进行研究。   第一、二章概述了网络控制系统和采样控制系统的发展状况及研究背景和意义,并给出了文中用到的相关理论知识和引理。   第三章针对网络控制系统的延时间题做了一些探讨工作,由于网络的引入,使得数据在传输过程中发生不同程度的延时。虽然业界对网络控制系统的延时间题的研究工作做的比较充分,但是大部分结果都存在一定的保守性,该部分内容就针对降低结果的保守性提出了一种方法,即引入两个新的变量,保留了经常被忽略的一些有用信息,从而降低结果的保守性,文中给出数例验证了该方法是有效的。   第四章关于离散网络控制系统的控制器设计的研究,基于Lyapunov泛函法,该部分内容研究了一类具有区间时变时滞的离散网络控制系统时滞相关的H∞状态反馈控制问题,给出了滞后相关型H∞控制器的设计方案,利用锥补线性化算法求解非线性矩阵不等式即可得到满足设计要求的H∞控制器参数K。   第五章针对具有控制输入信号丢失的采样控制系统的研究,从两个方向探讨了控制输入信号丢失的问题,第一种方法是通过引入伯努利随机变量来描述信号丢失的情况,然后把采样控制系统转换为具有输入延迟的连续系统,通过理论证明以及利用LMI工具箱解线性矩阵不等式,得到了一个保证系统稳定的状态反馈控制器存在的充分条件,文中给出数例验证了该方法是有效的。第二种方法是引入开关变量,把采样控制系统转换为开关系统,从目前来看这种描述方法不如第一种,但是在构造李雅普诺夫泛函的时候引入了一个新的积分项,这使得这种方法的处理效果得到改善。同样,通过理论证明以及借助LMI工具箱,得到一个新的稳定性准则,并给出数例验证了该方法是有效的,列举了不同延迟情况下的最大允许采样周期。   第六章总结了论文的工作以及存在的问题,并对以后的研究工作进行了展望。
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