【摘要】：近二十年,隨著計算機(jī)科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)受到越來越多的關(guān)注.不同于點(diǎn)對點(diǎn)的傳統(tǒng)控制系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的一些系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)(傳感器、控制器或者執(zhí)行器)之間通過網(wǎng)絡(luò)代替物理介質(zhì)傳遞信息,其具有許多優(yōu)勢,例如節(jié)省了導(dǎo)線,降低了成本,同時又便于安裝和維護(hù).目前為止,在控制理論和工程應(yīng)用中,關(guān)于單率采樣系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制已經(jīng)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(yīng)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(jìn)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(wǎng)絡(luò)化控制問題.其主要內(nèi)容由以下四部分組成:(1)第二章研究理想網(wǎng)絡(luò)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(diǎn),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(zhì),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(jù).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(jìn)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(jù).最后,利用兩個經(jīng)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(wǎng)絡(luò)化控制.考慮量測變量被多率采樣并通過非理想網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂破鞫?提出一個匹配機(jī)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(shè)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(gòu)造一個新的儲能函數(shù)來分析帶時變網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)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(shè)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的傳輸,傳統(tǒng)的平行分布補(bǔ)償技術(shù)不能用于控制器設(shè)計,本章考慮一個帶有非平行分布補(bǔ)償技術(shù)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(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸引起的兩類時滯.利用該不等式并構(gòu)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(jù)和控制器設(shè)計方法.最后,通過三個實例驗證所提結(jié)論的有效性和所具有的優(yōu)勢.(4)第五章研究一類網(wǎng)絡(luò)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(jù)丟包的分布特征,本章假設(shè)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(wǎng)絡(luò)協(xié)議不帶有重傳機(jī)制和帶有重傳機(jī)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(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)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(jù),并提出一個新的迭代算法用于控制器設(shè)計.最后,通過一個例子驗證所提方法的有效性.
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O231

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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(wǎng)絡(luò)化H_∞控制[J];自動化學(xué)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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年02期

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本文編號：2654592