【摘要】：近二十年,隨著計算機科學和網絡技術的高速發(fā)展,網絡化控制系統(tǒng)受到越來越多的關注.不同于點對點的傳統(tǒng)控制系統(tǒng),網絡化控制系統(tǒng)的一些系統(tǒng)節(jié)點(傳感器、控制器或者執(zhí)行器)之間通過網絡代替物理介質傳遞信息,其具有許多優(yōu)勢,例如節(jié)省了導線,降低了成本,同時又便于安裝和維護.目前為止,在控制理論和工程應用中,關于單率采樣系統(tǒng)的網絡化控制已經有大量研究成果,其中單率采樣指傳感器同步采樣所有的量測變量.然而,在實際應用中,單率采樣有時是高成本甚至是不現(xiàn)實的.因此,將不同類型的量測變量分成多組,并以不同的采樣頻率對其進行采樣是一種自然的選擇,這類包含多個采樣頻率的系統(tǒng)稱為多率采樣系統(tǒng).本文從多個角度,提出若干新的控制方法,來研究連續(xù)時間多率采樣系統(tǒng)的網絡化控制問題.其主要內容由以下四部分組成:(1)第二章研究理想網絡環(huán)境下一類線性雙率采樣系統(tǒng)的時間滯后控制問題.不同于傳統(tǒng)觀點,將時滯看作系統(tǒng)穩(wěn)定性的消極因素,本章考慮時滯的積極作用.為此,首先給出一個新穎的分離定理來確定乘積矩陣的Schur性質,并用于獲得較低保守性的脈沖切換系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據.然后,單率采樣系統(tǒng)和雙率采樣系統(tǒng)分別建模為不同的帶固定切換率的脈沖切換系統(tǒng).進一步,利用分離定理和環(huán)-泛函方法,以線性矩陣不等式給出單率和雙率采樣系統(tǒng)時間滯后控制的穩(wěn)定性判據.最后,利用兩個經典的數(shù)值例子證明穩(wěn)定條件的有效性并驗證所提方法的優(yōu)勢.(2)第三章研究一類非線性多率采樣系統(tǒng)的基于觀測器的網絡化控制.考慮量測變量被多率采樣并通過非理想網絡傳輸?shù)娇刂破鞫?提出一個匹配機制來計算多率觀測器和量測信號之間的同步估計誤差.然后,該多率觀測器利用該誤差實時估計對象狀態(tài).基于估計狀態(tài),設計一個狀態(tài)反饋控制器用于控制對象.不同于離散時間建模方法,把最終的閉環(huán)系統(tǒng)建模為帶多個輸入時滯的連續(xù)時間系統(tǒng).受Wirtinger不等式啟發(fā),構造一個新的儲能函數(shù)來分析帶時變網絡誘導時滯的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性.利用線性矩陣不等式給出H∞性能分析和控制器設計的充分條件.最后,利用兩個實例說明所提方法的有效性.(3)第四章研究網絡化非線性多率采樣系統(tǒng)的模糊動態(tài)輸出反饋控制問題.由于多率采樣和非理想網絡的傳輸,傳統(tǒng)的平行分布補償技術不能用于控制器設計,本章考慮一個帶有非平行分布補償技術的模糊動態(tài)輸出反饋控制器,其中對象和控制器的不匹配隸屬函數(shù)偏差通過其誤差上界界定.把最終的閉環(huán)系統(tǒng)建模為帶兩個攝動項的攝動系統(tǒng),其中這兩個攝動項來源于多率采樣和不匹配隸屬函數(shù).為了分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性,首先提出一個新穎的積分不等式來刻畫和區(qū)分由采樣-保持設備和網絡傳輸引起的兩類時滯.利用該不等式并構造一個新的儲能函數(shù),給出該攝動系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據和控制器設計方法.最后,通過三個實例驗證所提結論的有效性和所具有的優(yōu)勢.(4)第五章研究一類網絡化非線性多率采樣系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制,不同于第三、四章未考慮數(shù)據丟包的分布特征,本章假設丟包服從一個Bernoulli過程.首先將最終的閉環(huán)系統(tǒng)建模為帶一個攝動項的攝動系統(tǒng),其中該攝動項用來刻畫多率采樣對名義系統(tǒng)的影響.為此,分別考慮網絡協(xié)議不帶有重傳機制和帶有重傳機制這兩種情形,并給出多個新的積分不等式.這些不等式包含丟包率、采樣周期和網絡誘導時滯的信息.然后,基于這些不等式,以線性矩陣不等式形式給出最終閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定判據,并提出一個新的迭代算法用于控制器設計.最后,通過一個例子驗證所提方法的有效性.
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O231

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 馬偉偉;賈新春;張大偉;;雙率采樣系統(tǒng)的基于觀測器的網絡化H_∞控制[J];自動化學報;2015年10期

2 賈新春;白偉;張大偉;;車輛主動懸架系統(tǒng)的雙率采樣H_∞控制[J];山西大學學報(自然科學版);2015年02期

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本文編號：2654592