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具有时滞及多丢包网络控制系统的量化控制与滤波

作　者: 苏阵阵
导　师: 严怀成
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 网络控制系统 通信时滞 数据包丢失 量化误差 线性矩阵不等式
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着计算机网络技术、集成通信技术的发展成熟,使得基于网络环境的自动化控制系统成为了一种新的应用趋势。通过实时网络构成的闭环反馈控制系统称为网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCSs)。相比传统的点对点的控制系统,NCSs具有成本低、可靠性高、易于安装与维护等诸多优点,因而得到广泛应用。但是由于网络通信能力的限制,不可避免地会带来网络时滞、数据丢包等问题,同时为了节省网络资源,通信信号要经过量化处理,要考虑量化作用对系统性能的影响。这些问题的存在,使得对NCSs的分析和设计变得十分复杂。本文针对NCSs中的一些基本问题,利用Lyapunov(?)急定性理论、随机系统理论以及线性矩阵不等式(LMI)等方法对NCSs的建模、稳定性分析以及控制器(滤波器)设计进行研究。首先,针对具有时变时滞与多数据包丢失的NCSs的量化H∞控制问题,同时考虑传感器-控制器间的测量通道及控制器-执行器间的控制通道的信号量化和数据包丢失问题,给出了基于LMI的均方意义下指数稳定判据以及H。。控制器设计方法。然后,研究一类受信号量化、扇区有界非线性、伊藤随机扰动及随机时滞影响下的NCSs的基于观测器的H∞控制问题。建立了同时考虑测量输出和控制输入量化以及随机时滞的离散非线性随机NCSs模型,利用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了使得系统均方意义下指数稳定并满足H。。性能指标的充分条件,以及基于观测器的H。。控制器设计方法。最后,研究了一类受信号量化、离散和分布式时滞及测量丢失影响下的NCSs的H∞滤波器设计问题。给出了使得滤波误差系统均方意义下随机稳定并具有给定的H∞性能指标的H。。滤波器稳定判据,通过求解LMI,可以得到滤波器参数。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-27
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 网络控制系统的发展历程  10-12
  1.3 网络控制系统中的基本问题  12-14
    1.3.1 网络诱导时滞  12-13
    1.3.2 数据包丢失  13-14
    1.3.3 量化误差  14
  1.4 网络控制系统的研究现状  14-22
    1.4.1 网络控制系统不同研究内容  14-15
    1.4.2 时滞NCSs分析与设计  15-17
    1.4.3 数据包丢失NCSs的研究  17-18
    1.4.4 信号量化控制的研究  18-19
    1.4.5 综合考虑时滞、丢包、量化的研究  19-22
    1.4.6 传感器或执行器饱和问题  22
  1.5 基础知识介绍  22-24
    1.5.1 线性矩阵不等式  22-23
    1.5.2 对数量化器  23-24
    1.5.3 文中用到的定理和引理  24
    1.5.4 文章中用到的符号说明  24
  1.6 本文的主要研究内容及结构安排  24-27
第2章 具有时变时滞和多包丢失的NCSs量化H_∞控制  27-38
  2.1 引言  27
  2.2 系统描述及预备知识  27-31
  2.3 主要结果  31-35
  2.4 仿真实例  35-36
  2.5 本章小结  36-38
第3章 具有随机时滞的非线性随机NCSs的量化H_∞控制  38-49
  3.1 引言  38
  3.2 系统描述及预备知识  38-42
  3.3 主要结果  42-46
    3.3.1 H_∞性能分析  42-44
    3.3.2 H_∞控制器设计  44-46
  3.4 仿真实例  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章 具有混合时滞与测量丢失的NCSs的量化H_∞滤波器设计  49-57
  4.1 引言  49
  4.2 系统描述及预备知识  49-52
  4.3 主要结果  52-55
    4.3.1 H_∞性能分析  52-54
    4.3.2 H_∞滤波器设计  54-55
  4.4 仿真实例  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章 总结与展望  57-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
作者在攻读硕士学位期间参与的项目  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化基础理论 > 自动控制理论
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