网络化控制系统的非脆弱耗散控制

发布时间：2018-04-24 10:22

  本文选题：耗散系统理论 + 网络化控制系统　； 参考：《江南大学》2017年硕士论文

【摘要】：复杂网络化控制系统的稳定性很难利用传统的稳定性判据或直接构造李雅普诺夫函数进行判定。借助二十世纪七十年代提出的耗散系统理论,可从能量的角度分析该复杂系统的各个子系统的耗散性,只要存在一个非负的能量函数,其函数值的变化在某一时间段内总是小于能量的供给率,便可确定系统是稳定的。因此,研究网络化控制系统的耗散控制问题具有重要的价值。受网络带宽的限制,大量传输数据间会产生传输碰撞或冲突,使得网络通信中不可避免的出现数据丢包、传输时延、信号量化等问题。此外,控制系统中各环节的元件参数会受到本身物理特性及环境因素的影响产生变化,这些都是造成系统的性能下降甚至失稳的重要因素。综上,本文研究了非理想条件下网络化控制系统的H∞控制问题和耗散控制问题,取到了如下的阶段性成果:一方面,研究了网络化控制系统的非脆弱H∞控制问题。已有文献在研究此类问题时,通常考虑的系统中的不利因素是网络诱导时延,而数据丢包和量化误差同样会破坏系统的稳定性。鉴于上述原因,引入了两个Bernoulli二项分布随机序列分别描述传感器—控制器和控制器—执行器之间的丢包情况。通过建立恰当的李雅普诺夫泛函,利用线性矩阵不等式方法,将参数不确定的H∞控制器的设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题求解问题。采用类似的分析设计方法,引入两个对数量化器分别对系统中的测量输出信号和控制输入信号进行量化,利用扇形界方法,将量化反馈控制设计问题通过扇形界的不确定性转化为鲁棒控制问题进行求解。通过对以上设计方案的理论证明及数值仿真可得,本文所设计的非脆弱H∞控制器不但保证了系统的稳定性,而且满足预先设定的H∞性能指标。另一方面,研究了一类非线性参数不确定网络化控制系统的非脆弱耗散控制问题。在研究此类问题时,假定系统的非线性部分满足扇形有界条件,而且参数的变化范围是范数有界的。首先,考虑到系统中的丢包是随机发生的,故从期望的角度给出了系统的全面供给率,设计了基于观测器的耗散控制器。进一步,提出了一种新的测量模型可同时描述网络化控制系统中的丢包、时滞和量化误差等多种不完整测量因素,通过借助自由权矩阵方法,得到了非脆弱耗散控制器存在的充分条件,再通过求带有凸约束的矩阵不等式的可行解,得到了控制器增益的参数表达式。通过理论证明及数值仿真验证了以上控制策略的有效性。
[Abstract]:It is difficult to judge the stability of complex networked control system by using traditional stability criterion or directly constructing Lyapunov function. With the aid of the dissipative system theory put forward in the 1970s, the dissipative properties of each subsystem of the complex system can be analyzed from the point of view of energy, as long as there is a non-negative energy function. The change of the function value is always less than the energy supply rate in a certain period of time, so it can be determined that the system is stable. Therefore, it is of great value to study the dissipative control problem of networked control system. Due to the limitation of network bandwidth, a large number of data will be transmitted into collision or collision, which will inevitably lead to the problems of data packet loss, transmission delay, signal quantization and so on. In addition, the parameters of the components in the control system will be affected by their own physical characteristics and environmental factors, which are the important factors that lead to the deterioration of the system performance and even the instability of the system. In this paper, the H 鈭，

本文编号：1796244