發(fā)布時間：2017-07-14 04:05

  本文關鍵詞：基于事件觸發(fā)機制的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的協(xié)同設計研究

  更多相關文章： 網(wǎng)絡化控制系統(tǒng) 事件觸發(fā)機制 輸出反饋控制 協(xié)同設計 穩(wěn)定性

【摘要】：近年來,隨著通信技術與計算機技術的快速發(fā)展,控制系統(tǒng)的規(guī)模越來越龐大、分散化程度越來越高,傳統(tǒng)控制方式已經(jīng)不能滿足復雜工程系統(tǒng)對控制系統(tǒng)結構的要求,技術的進步和控制要求的提高,促進了網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)(Networked Control System,NCS)的發(fā)展。然而,通信網(wǎng)絡的引入在給控制系統(tǒng)帶來極大便利的同時,也給控制系統(tǒng)的分析與設計帶來巨大挑戰(zhàn)。為了滿足控制系統(tǒng)的實時性要求,減少網(wǎng)絡帶寬資源的不必要浪費,網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)中基于事件觸發(fā)機制的研究受到越來越多學者們的關注。事件觸發(fā)通信策略的引入,能夠有效減少數(shù)據(jù)信息的傳輸量,進而減少控制器的計算量以及執(zhí)行器的執(zhí)行次數(shù)。本文主要以基于事件觸發(fā)通信機制的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)為研究對象,從系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析以及控制器設計等方面展開研究,實現(xiàn)保證控制系統(tǒng)品質(zhì)和網(wǎng)絡服務質(zhì)量的控制與通信的協(xié)同設計。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,簡要概述了網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的定義、結構、基本問題以及研究內(nèi)容,整理了近年來事件觸發(fā)機制的研究進展和成果,并對目前存在的四種事件觸發(fā)通信策略進行了簡單介紹,給出了本文中將要用到的主要引理。其次,建立了基于事件觸發(fā)機制的時延網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,利用Lyapunov-Krasovskii泛函理論和線性矩陣不等式方法進行了時延相關穩(wěn)定性分析,并進行了控制器的設計,通過仿真實例表明所得結論的正確性。再次,針對不確定網(wǎng)絡化控制系統(tǒng),研究了基于事件觸發(fā)機制的輸出反饋控制問題�？紤]控制系統(tǒng)中狀態(tài)信息難于全部測量的實際情況,分別對具有動態(tài)補償功能的動態(tài)輸出反饋控制系統(tǒng)以及基于觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)建立數(shù)學模型,基于此模型,運用Lyapunov-Krasovskii泛函理論和線性矩陣不等式方法分析了兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,以仿真實例驗證了所提方法的有效性。最后,綜合考慮網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)中控制系統(tǒng)性能參數(shù)和通信網(wǎng)絡動態(tài)特性對事件觸發(fā)條件的影響,引入基于事件觸發(fā)機制的網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的協(xié)同設計的思想。通過分析控制系統(tǒng)模型以及通信網(wǎng)絡擁塞控制模型,設計了一種新的事件觸發(fā)條件,利用Lyapunov-Krasovskii泛函理論和線性矩陣不等式方法,分析網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的H?性能,并進行了H?控制器的設計,通過仿真數(shù)據(jù)的結果驗證了所提方法的可行性。
【關鍵詞】：網(wǎng)絡化控制系統(tǒng) 事件觸發(fā)機制 輸出反饋控制 協(xié)同設計 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 課題研究的背景及意義12-13
• 1.2 網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的概述13-18
• 1.2.1 網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的定義及結構13-15
• 1.2.2 網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的基本問題15-16
• 1.2.3 網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容16-18
• 1.3 事件觸發(fā)機制的研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.1 連續(xù)事件觸發(fā)通信策略20-21
• 1.3.2 離散事件觸發(fā)通信策略21
• 1.3.3 自觸發(fā)通信策略21-22
• 1.3.4 分布式事件觸發(fā)通信策略22-23
• 1.4 相關引理23-24
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容24-26
• 第2章 基于事件觸發(fā)機制的時延NCS的研究26-32
• 2.1 引言26
• 2.2 問題的描述26-28
• 2.3 穩(wěn)定性分析與控制器設計28-30
• 2.4 仿真實例30-31
• 2.5 本章小結31-32
• 第3章 基于事件觸發(fā)機制的不確定NCS的輸出反饋控制研究32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 問題的描述33-36
• 3.2.1 基于事件觸發(fā)的輸出反饋控制33-34
• 3.2.2 基于事件觸發(fā)觀測器的狀態(tài)反饋控制34-36
• 3.3 穩(wěn)定性分析36-41
• 3.4 仿真實例41-42
• 3.5 本章小結42-44
• 第4章 基于事件觸發(fā)機制的NCS的控制與通信的協(xié)同設計44-54
• 4.1 引言44-45
• 4.2 問題的描述45-49
• 4.2.1 通信網(wǎng)絡的擁塞控制46-47
• 4.2.2 事件觸發(fā)條件的設計47-49
• 4.3 主要結論49-52
• 4.3.1 H_∞性能分析49-51
• 4.3.2 H_∞控制器設計51-52
• 4.4 仿真實例52-53
• 4.5 本章小結53-54
• 第5章 總結與展望54-56
• 5.1 全文工作總結54
• 5.2 未來工作展望54-56
• 參考文獻56-62
• 致謝62-63
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄63

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