一类基于输入时滞法的网络控制系统稳定性分析与控制器设计

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dada_2003
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网络控制系统具有成本低、可靠性高等优点,这也使得其在工业控制中得到了大规模的应用。反馈控制系统中采用网络总线架构,会带来网络诱导时滞、数据包丢失等一系列问题,这些将会对网络控制系统的稳定性产生影响。在实际的网络控制系统中,由于内部结构变化和外部环境影响,会导致系统存在不确定性,这些都将对系统的稳定性产生影响。同时在信号传输过程中,由于带宽的限制,当传输的信号数据较大时,往往会造成传输时间过长,数据丢失等不良影响。对传输信号进行量化处理是解决这个问题的一个可行的方法,但是在控制系统加入量化器,会对系统的稳定性产生影响,本文对带有量化器的系统进行了研究。目前对网络控制系统的研究已经取得了一定的成果,但是在很多方面仍然需要进一步研究。本文采用输入时滞法对网络控制系统进行处理,将网络控制系统转化为带有输入时滞的连续系统,进而对其进行稳定性分析与控制器设计。本文主要基于以下几点进行研究:(1)基于Lyapunov稳定性理论对网络控制系统进行稳定性分析。采用输入时滞法将网络控制系统转化为带有输入时滞的连续系统,选取合适的泛函,再对泛函进行求导,利用Wirtinger不等式对求导过程中产生的一重积分进行处理,获得系统渐近稳定的充分条件,并验证稳定性准则的有效性。(2)对带有参数不确定性的网络控制系统进行鲁棒H∞稳定性分析。在上一章稳定性分析的基础上,对具有参数不确定性的网络控制系统进行鲁棒H∞稳定性分析,给出了系统满足鲁棒H∞稳定的条件。并通过与现有文献的结果对比,验证了系统具有更好的抗干扰能力。(3)对带有参数不确定性的网络控制系统进行鲁棒H∞控制器设计。在上一章对具有参数不确定的网络控制系统进行了鲁棒H∞稳定性分析的基础上,对系统进行鲁棒H∞控制器的设计,并以线性矩阵不等式的形式给出系统控制器的设计方案,最后验证了控制器的可行性。(4)对带有量化器的网络控制系统进行稳定性分析和控制器设计。分别对带有对数量化器和动态量化器的网络控制系统进行稳定性分析。便于比较,与前面选取相同的L-K泛函,采用Wirtinger不等式和自由权矩阵对泛函求导结果进行处理,得到线性矩阵不等式形式的稳定性准则。通过数值示例仿真得到的结果可以看出,本文得出的结果保守性更小。在稳定性准则的基础上,对带有对数量化器和动态量化器的网络控制系统进行了控制器设计,并通过Simulink仿真对控制器的有效性进行验证。
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