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基于切换系统方法的受限网络控制系统动态调度与控制的联合设计

作　者: 杨军
导　师: 周川
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网络控制系统切换系统介质访问受限动态调度策略量化控制联合设计
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 27次
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内容摘要

近年来,因为先进的自动控制理论、计算机理论和网络通讯理论得到了飞跃的发展,使得NCS的运用已经遍及许多领域,所以对网络控制系统的探索愈来愈被广大学者所关注。本文针对受短时延和介质访问约束影响的网络控制系统,使用李雅普诺夫稳定理论给出网络调度协议与控制器联合设计的方法,同时考虑能保证系统渐近稳定的充分条件,本文主要工作如下所示：首先,针对受固定短时延和介质访问约束影响的一类线性时不变网络控制系统,给出一种量化依赖的控制器设计方法。考虑时延和通讯约束,以及绝对稳定性研究问题中的标准模型将系统建模成一类离散切换系统。进而基于对数量化器的扇形界、非减和积分限三个性质构造李雅普诺夫函数来考虑系统的渐近稳定性,同时利用LMI技术求解出与量化参数有关的反馈控制器,降低了已有方法的保守性。然后,针对一类受随机短时延和介质访问受限影响的线性时不变网络控制系统,基于动态驻留时间考虑节点调度算法和控制器联合设计问题。文中设计的调度策略由动态驻留时间和预设调度序列共同决定。首先利用通讯序列将系统建模成一类带有不确定因素的离散切换系统,然后使用多李雅普诺夫理论和LMI技术设计出能保证系统渐近稳定的控制器和动态驻留时间条件,这不仅使得系统快速收敛,同时在一定程度上降低系统模态间的切换频率。再次,针对受介质访问受限和随机时延影响的一类线性网络控制系统,考虑利用观测器状态的动态调度协议和反馈控制器的联合设计。在现实中,由于难以全部测量出系统的状态信息,因而本章设计同时基于观测器状态信息和系统控制输入信息的动态调度算法,同时使用多Lyapunov理论和线性矩阵不等式技术求解出能够保证系统渐近稳定的充分条件以及观测器和控制器。最后,对于本文研究的成果,利用matlab仿真软件中的TrueTime和LMI两个工具进行仿真验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究的背景及意义  9-11
  1.2 网络控制系统中的基本问题及研究现状  11-13
    1.2.1 通信网络的协议  11
    1.2.2 节点的驱动方式  11
    1.2.3 网络诱导时延  11-12
    1.2.4 数据包丢失及乱序  12-13
  1.3 具有介质访问约束的网络控制系统的研究现状  13-16
    1.3.1 介质访问受限  13-15
    1.3.2 位速率受限  15-16
  1.4 基于切换系统方法的NCS的研究  16-17
  1.5 本文主要的工作安排  17-18
2 基于动态调度和量化依赖的NCS的控制器设计  18-32
  2.1 引言  18-19
  2.2 问题描述  19-21
  2.3 对数量化器的模型和数学性质分析  21-22
  2.4 MEF-TOD动态调度算法和状态反馈控制器  22
  2.5 基于稳定性分析的调度与状态反馈控制器的设计  22-28
  2.6 仿真算例  28-30
  2.7 结论  30-32
3 基于动态驻留时间的NCS的调度策略和控制器的联合设计  32-43
  3.1 引言  32-33
  3.2 问题提出  33-35
  3.3 基于动态驻留时间的调度策略  35-36
  3.4 基于动态驻留时间的网络控制系统的渐近稳定性分析和控制器的联合设计  36-39
  3.5 仿真算例  39-41
  3.6 总结  41-43
4 基于观测器的NCS动态调度策略与反馈控制器联合设计  43-55
  4.1 引言  43-44
  4.2 问题描述  44-46
  4.3 基于观测状态的NCS动态调度与控制的联合设计  46-50
  4.4 仿真算例  50-53
  4.5 总结  53-55
5 总结与展望  55-57
  5.1 工作总结  55
  5.2 展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-63

基于切换系统方法的受限网络控制系统动态调度与控制的联合设计

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