概率丢包网络控制系统的稳定性分析及控制

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随着高新技术产业的发展,网络控制系统(network control system, NCS)越发普遍地被应用于工业控制中。NCS中的丢包现象是普遍存在的而且无法避免的,本文旨在解决NCS在工作过程中由于丢包所造成的失稳问题。本文采用了在系统的控制输入表达式中引入相互独立的随机变量的方法来对具有丢包的NCS建模。将丢包过程转化为控制输入的变化;将发生数据包丢失的情况细分为控制器节点与执行器节点间丢包、传感器与控制器间丢包和两侧均丢包三种类型,运用Lyapunov稳定性理论,分别对状态反馈NCS和输出反馈NCS两种系统构造适当Lyapunov函数对系统进行稳定性分析,得到存在能够使闭环系统渐近稳定的反馈控制律的充分条件,并在此基础上设计反馈控制律的参数,以达到解决系统失稳的目的;并且针对不同的丢包概率分析了丢包概率的变化给系统带来的影响,针对实例可以确定能承受的最大丢包概率。本文创新性地引入了随机变量作为描述丢包的工具,将网络中不同位置发生的丢包以控制输入的不同取值重新定义,直接将系统丢包的行为转化为了系统控制输入的跳变,回避了由丢包引起的系统模型改变的问题,在一定程度上削减了计算量。
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