異步多率采樣系統(tǒng)的H∞控制.pdf

1、隨著計算機和網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，以多率采樣為基礎(chǔ)的數(shù)字網(wǎng)絡控制系統(tǒng)發(fā)揮著越來越重要的作用，可以大大拓寬被控對象的時間和空間，實現(xiàn)控制的經(jīng)濟性、快速性和有效性。但是，由于控制設(shè)備的增加、控制策略的轉(zhuǎn)變，也給多率采樣系統(tǒng)的發(fā)展帶來了極大的挑戰(zhàn)，對采用網(wǎng)絡控制所引起的新問題，亟需推廣和改善現(xiàn)有的控制理論和方法，需要尋求更加嚴謹有效的解決方案。本論文在提升技術(shù)的使用策略和對象方面進行了完善和推廣;對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的時滯，以及網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的隨

2、機性提出了更為嚴謹有效的分析和處理方法;最后從整體出發(fā)，對具有縱向拓撲結(jié)構(gòu)的多率采樣大系統(tǒng)如何實現(xiàn)結(jié)構(gòu)限制下的分散控制送行了初步研究。
　　本文的主要研究成果包括以下幾個方面:
　　1、針對線性異步多率采樣系統(tǒng)，提出一個新的、更符合實際意義的異步采樣系統(tǒng)的定義。然后對于這樣的異步系統(tǒng)，采用平衡提升策略對其進行提升，即僅對不同頻率的外部信號進行了提升，而對內(nèi)部信號沒有進行提升，從而避免產(chǎn)生因果約束以及系統(tǒng)維數(shù)的劇增，并將連續(xù)系

3、統(tǒng)提升為具有快輸入—慢輸出特性的異步離散系統(tǒng)。然后設(shè)計此異步離散系統(tǒng)的基于狀態(tài)觀測器的異步H∞狀態(tài)反饋控制器，可以證明此控制器亦可使原閉環(huán)系統(tǒng)鎮(zhèn)定，并滿足同樣的H∞性能指標。所得到的穩(wěn)定性條件是近似線性的，控制器參數(shù)可通過使用Matlab的LMI工具箱迭代求解。
　　2、對于帶有輸入—輸出時滯的異步系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題，把連續(xù)時間系統(tǒng)的提升技術(shù)推廣到帶有多時滯的混雜系統(tǒng)，并給出能真正計算出等價離散系統(tǒng)算子矩陣的計算公式。不同于現(xiàn)有的辛對

4、理論或狀態(tài)擴維方法，通過構(gòu)造一個Lyapunov-Krasovskii泛函，在時域內(nèi)對所得的等價離散提升系統(tǒng)進行穩(wěn)定性分析和靜、動態(tài)輸出反饋控制器設(shè)計，得到的穩(wěn)定性條件是時滯相關(guān)的，并且在形式上接近線性不等式?？梢宰C明，此控制器也可使原連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定，并滿足同樣的H∞性能指標。如果系統(tǒng)的采樣和保持是周期的，提出多率異步系統(tǒng)擴維周期選擇的規(guī)則，按照此規(guī)則擴維所得到的系統(tǒng)的維數(shù)遠低于傳統(tǒng)的擴維方法。之前得到的非周期系統(tǒng)兩種反饋下的穩(wěn)定性條件也

5、相應地推廣到擴維系統(tǒng)。
　　3、對于帶有Markov時滯的隨機異步離散(DT)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(NCSs)，把隨機采樣和保持引入系統(tǒng)分析中，同時考慮采樣器到控制器(S-C)以及控制器到執(zhí)行器(C-A)的網(wǎng)絡誘發(fā)時滯。這兩個相互獨立的時滯分別為兩條不同的Markov鏈，但是，C-A前一時刻的時滯是通過S-C過程傳遞到控制器的。對于這樣的復雜問題，基于一個更為嚴格的矩陣不等式，選擇了一個恰當?shù)腖yapunov-Krasovskii泛函進行

6、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和H∞控制器設(shè)計，得到時滯相關(guān)隨機穩(wěn)定條件。與現(xiàn)有文獻相比，所得穩(wěn)定性條件中的待定參數(shù)較少，維數(shù)較低，因此具有較小的保守性。通過矩陣松弛方法，可進一步將條件轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式(LMI)。
　　4、對于離散大型重疊系統(tǒng)的分散H∞控制問題，首先，基于包含原理，利用縱向拓撲結(jié)構(gòu)變換矩陣對離散大型重疊系統(tǒng)進行擴維變換，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)縱向分解;然后，構(gòu)造了一個兩部分狀態(tài)反饋控制器，對沒有完全分解的攝動部分進行了控制，對已分解