量化和事件触发控制若干问题研究

发布时间：2020-08-12 09:46

【摘要】：近几十年来,随着计算机技术、通信技术和控制技术的快速发展,被控对象的规模、结构和复杂度也不断扩大。传统的集中式控制随着系统规模的提升呈现出了布线复杂、安装不便、维护困难、拓展性差等局限性,因而难以满足现代化生产的要求。而网络控制可以通过有线/无线网络、智能传感器、数字技术、通信技术等手段将系统之间的各个环节通过计算机网络连接起来,从而实现高效的信息交互,更好地达到控制目的。网络控制系统因其便于维护和安装、拓展性好、各个环节信息交互可靠等优点,目前己广泛地应用到了实际工业生产中。与此同时,网络控制系统对信号传输通道的带宽、传输频率等有着较高的要求,因而当信号传输通道的带宽有限、信号之间的交互较为频繁时,网络之间的传输便可能会出现信号阻塞、丢包等情况,从而影响控制系统的实际运行性能。因此,如何在保证系统性能的情况下降低系统模块之间信号的传输负担,是网络控制系统中十分重要的研究课题。值得指出的是,量化控制和事件触发控制是现有的降低信号传输频率、提高网络资源有效利用率的重要手段。但是量化控制和事件触发控制也带来了新的挑战,即如何克服信号量化或事件触发机制引入的测量信号误差。现有的成果仍存在诸多不足和局限性,尤其是针对不确定非线性系统。本论文便是研究如何设计相应的控制方案,将量化控制和事件触发控制应用到网络控制系统中并保证控制系统的性能。通过研究取得的主要研究成果如下:(1)针对一类不确定非线性系统,提出了一种基于输出反馈的输入量化控制方案。首先,通过分析传统对数(滞回)量化器和通用量化器的优缺点,提出了一种新型的量化器。这种量化器同时兼顾了信号传输频率和系统的性能要求。在这个量化器的基础上,我们设计了相应的状态观测器和自适应控制器。稳定性分析证明闭环系统所有的信号有界,并且系统的输出信号可以跟踪参考信号,跟踪误差大小可调。进而,为了拓展上述成果,我们设计了一种新的自适应输入量化控制方案,这个控制方案可以应用于多种不同的量化器,具有更广泛的应用范围。(2)针对一类不确定非线性系统提出了一种基于输出反馈的全局镇定控制器。这里的控制策略同时考虑了输入信号和输出信号的量化,从而实现了整个闭环回路传输信号的量化。为了补偿量化误差,我们设计了一种可以根据量化信号自适应调节控制增益的控制器。理论分析证明,新提出的控制器可以保证所有的闭环信号全局有界,同时系统的输出信号可以收敛到一个靠近零点的有界紧集内。(3)针对一类非线性系统,首次提出了一种基于事件触发机制的自适应控制方案。不同于传统的针对非线性系统的事件触发控制方法,我们提出的控制方案不再需要输入状态稳定条件,同时系统模型允许不确定参数的存在。我们设计了三种不同的事件触发机制,即固定阈值策略,动态阈值策略和切换阈值策略,并同时给出了三种控制方案的稳定性分析证明。(4)针对一类不确定非线性系统,研究了其在执行器发生故障情况下的事件触发控制问题。执行器故障模式可以未知,.同时故障也允许无限次发生。理论分析证明,通过提出的基于事件触发机制的执行器故障补偿控制方案,即使在执行器发生故障的情况下,系统所有的信号仍然全局有界,同时系统输出信号的跟踪误差可以指数收敛到一个大小可调的界内。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273
【图文】：

图３．１新型量化器逡逑

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【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 姜钟平;刘腾飞;;量化非线性控制——综述(英文)[J];自动化学报;2013年11期

2 游科友;谢立华;;网络控制系统的最新研究综述[J];自动化学报;2013年02期

本文编号：2790371