基于多包传输的网络脉冲控制研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dzf2006
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基于多包传输网络控制系统的网络脉冲控制问题是综合了多包传输理论、网络控制系统理论和脉冲控制理论的一种控制技术。本论文正是结合这几种相关理论成果研究了基于多包传输的网络控制系统的脉冲控制器的设计问题,分别考虑在网络传输过程中的一些特有现象:网络时延、数据丢包等情况出现时,如何设计脉冲控制器来保证系统的稳定性。  论文开展的主要研究内容如下:  (1)研究了基于多包传输的线性不确定系统的脉冲控制系统建模与控制器设计方法.首先,根据线性脉冲系统的描述建立了相应的闭环系统的数学模型;其次,在确保闭环系统稳定的基础上,给出了脉冲反馈控制器的设计方法和设计步骤;最终,通过数值仿真表明:利用所提供的脉冲控制器能够使具有多包传输的闭环线性不确定脉冲系统渐近稳定。  (2)针对非线性连续脉冲系统,设计了一种基于多包传输的脉冲反馈控制器以保证相应的闭环系统渐近稳定。首先,考虑从测量变送器到控制器以及从控制器传输到执行器都有数据丢包,并均为独立的Bernoulli过程,建立了闭环多包传输脉冲反馈控制系统的数学模型;其次,根据李雅普诺夫理论和系统范数稳定理论,给出了系统在连续状态和脉冲发生时刻保证系统渐近稳定的充分条件。并给出了脉冲反馈控制器增益的设计步骤;最后,给出的数值仿真算例,仿真结果表明利用所设计的脉冲控制器能够使基于多包传输的闭环非线性连续系统是渐近稳定的。  (3)研究了具有多包传输的线性离散系统网络脉冲控制器的设计方法。首先,建立了线性离散脉冲系统的数学模型;其次,在保证系统稳定前提下,设计了基于多包传输的网络脉冲控制器使相应的闭环系统达到渐近稳定。最后,给出了脉冲控制器的详细设计过程并以给出的数值例子说明该理论结果正确性和控制器设计方法的有效性。  (4)研究了基于多包传输的非线性离散系统脉冲控制器设计方法。设计了一种基于多包传输的脉冲反馈控制器,以保证相应的闭环系统渐近稳定。首先,考虑从测量变送器到控制器以及从控制器传输到执行器都有数据丢包,并均为独立的Bernoulli过程,建立了闭环多包传输离散脉冲反馈控制系统的数学模型;其次,根据系统范数稳定理论,给出系统在离散状态和脉冲发生时刻保证系统渐近稳定的充分条件,并给出了脉冲反馈控制器增益的设计步骤;最后,给出相应的数值仿真算例,结果表明利用本文设计的脉冲控制器能够使基于多包传输的闭环非线性离散系统是渐近稳定的。  (5)对无线网络控制的仿真问题进行了研究。针对采用状态空间模型描述的几类无线网络控制系统,介绍了基于TrueTime的无线网络控制系统仿真程序的设计与实现问题。主要研究了当无线网络控制系统采用状态空间表达式描述,系统分别具有单输入多输出、络诱导时延、数据丢包、时滞脉冲等特性时,利用TrueTime仿真工具箱,建立上述系统的无线网络控制仿真模型以及编写了相应的控制代码。  (6)探讨了基于TrueTime的无线网络功率控制仿真问题。利用TrueTime工具箱,以直流电机为对象,建立一个无线网络控制系统的仿真模型。通过对路径损耗函数的研究,表明改变节点的发射功率,可实现对无线网络控制系统节点的功率控制。
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