基于输入延时法的网络化控制系统分析及控制方法研究

发布时间：2017-12-16 22:31

  本文关键词：基于输入延时法的网络化控制系统分析及控制方法研究

  更多相关文章： 网络化控制系统 输入延时 时滞系统 鲁棒控制 线性矩阵不等式

【摘要】：随着信息技术的高速发展,网络控制成为了控制领域的一个重要研究方向,而且必将得到更多的关注。所谓网络化控制系统是一种集合了通信网络和控制系统的网络化分布式反馈控制系统,系统主要由传感器、控制器和执行器节点构成,信号的传输是通过通信网络进行的。网络化控制系统改变了传统点对点控制系统的工作模式,具有低成本、易于安装维护、高灵活性和高可靠性等便利,并已应用到电力系统、汽车工业、航天系统、交通系统、机械制造行业等多个领域。然而,网络传输本身所存在的延时、丢包、数据包乱序等问题无疑会对控制系统的性能产生影响,为系统的分析和控制带来新的挑战。本文针对网络诱导因素对系统产生的影响,对具有网络诱导延时、丢包和数据包乱序的传输受限的网络化控制系统的稳定性分析及相关控制方法进行研究,降低保守性。主要开展了以下几个方面的研究工作:1.线性网络化控制系统的稳定性分析与镇定利用输入延时方法对一类具有网络诱导延时、丢包和数据包乱序的线性网络化控制系统建模,建立了线性连续区间时变延时系统模型。针对用于描述网络诱导延时、丢包及数据包乱序的综合延时的特点,利用时滞分割方法与Jensen不等式,获取保守性较小的稳定性判据及状态反馈控制器设计方法。在此基础上,讨论综合延时非均匀分布情况下的系统建模问题,建立随机系统模型,进一步给出均方稳定性判据及控制器设计方法。2.不确定网络化控制系统鲁棒保性能控制基于具有区间时变延时的网络化控制系统模型,研究一类范数有界不确定网络化控制系统的鲁棒保性能控制问题。通过引入时滞中点法,充分利用时滞上下界的信息,构造新的Lyapunov-Krasovskii泛函,进而利用Jensen不等式以及矩阵函数的凸性等方法获得保守性小的保性能稳定性准则,并在此基础上给出保性能控制器的设计方法,通过数值实例证明该方法的有效性。3.外部扰动作用下,网络化控制系统的?H控制针对外部扰动对系统产生的影响,在所建立的线性连续区间时变延时系统模型的基础上,综合利用时滞分割法、时滞中点法、Jensen不等式以及矩阵函数的凸性等方法,给出网络化控制系统在具有?H性能指标g情况下的稳定性准则,通过线性化方法给出基于线性矩阵不等式的次优?H控制器的设计方法。在此基础上,进一步研究状态不可测情况下网络化控制系统的?H控制问题,提出基于观测器的网络化控制系统的?H控制器存在的充分条件,并对此种情形下,观测器和状态反馈控制器进行联合设计。4.非线性Lurie网络化控制系统的分析与镇定研究非线性Lurie网络化控制系统的稳定性分析与状态反馈镇定问题,基于输入延时法建立非线性Lurie网络化控制系统的模型,通过采用Wirtinger不等式替代Jensen不等式处理交叉项,给出非线性Lurie网络化控制系统绝对稳定的状态反馈控制器存在的充分条件以及相应的控制器的设计方法,通过数值实例验证该方法能够有效降低保守性。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273

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本文编号：1297747