一類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的亂序與量化反饋控制研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技在軍事、工業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域不斷滲透與發(fā)展，傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找姘l(fā)展的需求，因此需要一種新的控制系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不足，進(jìn)而促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種將分布在空間中不同位置的系統(tǒng)元件如傳感器、控制器、執(zhí)行器等，通過(guò)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接的反饋控制系統(tǒng)。這種基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)具有成本低、接線少、安裝維護(hù)方便、可遠(yuǎn)程操作和控制等優(yōu)勢(shì)。但是，由于在控制回路中加入了通信網(wǎng)絡(luò)，給系統(tǒng)帶來(lái)了許多新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

2、，如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失與亂序、量化等，這些問(wèn)題會(huì)不同程度地影響系統(tǒng)的控制性能甚至破環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)課題的研究已成為了國(guó)內(nèi)外控制領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文主要從系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析、控制器設(shè)計(jì)三個(gè)方面分別對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包亂序問(wèn)題和量化問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要工作總結(jié)如下:
　　第一:針對(duì)一類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)包亂序問(wèn)題，提出了一種補(bǔ)償控制方法以消除數(shù)據(jù)包亂序?qū)ο到y(tǒng)的不利影響。首先利用時(shí)間戳（tim

3、e-stamp）方法對(duì)從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)記，再在控制器和執(zhí)行器端分別設(shè)置一個(gè)比較器，兩者結(jié)合來(lái)判斷數(shù)據(jù)包是否發(fā)生亂序，若亂序則對(duì)數(shù)據(jù)包做相應(yīng)處理，這使得用于被控對(duì)象的控制信號(hào)總保持最新，閉環(huán)系統(tǒng)被建模成一個(gè)Markov跳變系統(tǒng)。運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論得到了系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定的充要條件，這個(gè)條件用一組具有逆約束的線性矩陣不等式(LMIs)表示。將控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式的凸優(yōu)化問(wèn)題，利用錐補(bǔ)線性化算法(CCL)

4、得到了狀態(tài)反饋控制器的增益。
　　第二:討論了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和信號(hào)量化對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的影響，基于對(duì)數(shù)量化反饋控制器和零階保持器的工作機(jī)制，利用扇形界方法，將系統(tǒng)建模成帶有輸入時(shí)延的不確定時(shí)滯系統(tǒng)。其中，在系統(tǒng)的反饋通道和前饋通道分別加入了對(duì)數(shù)量化器，采用時(shí)延依賴的Lyapunov-Krasovskii泛函方法，得到了系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，這個(gè)穩(wěn)定性條件是以兩個(gè)線性矩陣不等式(LMIs)給出的。設(shè)計(jì)量化反饋控制器使得系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并指出量