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随着控制系统规模的日益扩大以及网络软硬件成本的下降,控制网络的应用越来越广泛。集合着某个区域的现场传感器、控制器、执行器及通信网络,网络控制系统(NetworkedControlSystems)是一种分布式、网络化的实时反馈控制系统,并可以提供设备之间的数据传输,使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作。由于NCS属于一种彻底的分布式控制结构,因此它具有系统连线少、可靠性高、易于系统扩展以及能够实现信息资源的共享等优点。
NCS在具备多重优点的同时,有限的数据传输率(LimitedDataRate)也使得控制系统中也存在着诸如随机的信息传输延迟、信息包的丢失、多通道传输结构造成的额外的系统复杂性等问题。
本文结合着近年来国内外学者对线性系统、周期时变系统、时滞系统及NCS本身的一些研究成果,从若干NCS模型出发,给出了一些关于NCS系统的稳定性条件、可镇定性条件及相关控制率等结果,并且对一些NCS的鲁棒稳定性、保代价控制等问题加以总结。
第二章由开关盒问题提出,用周期时变分散控制系统模型刻画NCS,再结合分散控制系统相关理论,在对两通道开关盒问题的不可解性的论述基础上明确了时滞对NCS稳定性的负面效应,同时得到三通道模型的镇定条件,纠正和补充了文献[6]中的一些结果;第三章针对传统控制方法对于时滞问题处理的复杂性,提出一种与时滞无关的NCS模型,再通过为网络延时建立离散动态过程得到闭环NCS的线性离散模型表达,并由此讨论了系统的稳定性、反馈率及优化控制等问题。第四章以时滞系统的相关结果为基础,对时滞相关的NCS模型进行分析综合,并得到NCS的稳定性及鲁棒稳定性的时滞相关和时滞无关条件,通过MatlabLMI工具包验证时滞对NCS系统的影响,并用Simulink确定了保证系统稳定性的时滞上界,纠正了时滞相关条件的保守性。