基于奇异对象的无线网络控制理论研究

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通过网络来替代传统的点对点式的连接方式所构建成的闭环式的反馈控制系统被称为网络控制系统。该系统是将通信网络与控制系统完美结合起来的产物,它将被控对象、传感器、控制器和执行器通过网络连接成一个闭环的反馈控制系统。这种网络化的控制系统模式具有信息资源共享、连线少、成本低、易于扩展和维护、高效和灵活性等优点,因此受到了人们越来越多的关注。但是,由于通信网络的引入使得控制系统出现了许多新的问题,包括网络诱导时延、数据丢包、量化误差等。因此,近年来,网络控制系统成为了国内外控制界研究的热点问题之一。   本文选取奇异系统为被控对象,因为它能更好地描述一般的物理系统。另外,对于网络通道,考虑存在数据丢包的情况,用满足Bernoulli二项分布的随机变量来描述,同时,引入对数量化器,将其转化为对不确定性问题的求解。通过研究取得结果有以下三项:   1、针对观测数据损失的奇异时滞系统的H∞控制问题,设计了动态输出反馈控制器,使得整个控制系统是正则的、因果的、渐近均方稳定的,同时满足给定的H∞性能指标。用一个例子给出了控制器系数的求解以及系统状态波形,很好了验证了本方法的有效性。   2、针对离散奇异系统,引入对数量化器,考虑了网络数据丢包,设计了全阶滤波器以降低网络数据包损失和量化的误差对系统的影响,同时使得整个滤波误差系统满足正则的、因果的、随机均方稳定的以及H∞性能。通过LMI工具箱求得滤波器参数。最后通过一个数值例子来说明该方法的有效性和可靠性。   3、针对量化的奇异时滞系统的H∞滤波问题,使用Bernoulli随机二项分布来描述无线通信信道中数据丢包问题。目的是设计线性的H∞滤波器使得滤波误差系统是正则的、因果的、随机稳定的,并且满足H∞性能。基于有限和不等式,得到了一个新的时滞依赖的稳定性条件。通过Matlab中LMI工具箱,求解得到滤波器的参数。最后,给出了两个数值例子,其中一个例子给出了系统参数的求解以及系统性能指标间的相互关系,另一个例子用来比较使用量化器和不使用量化器对系统性能的影响。
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