摘要：

所謂網絡化控制系統,就是指通過計算機網絡和總線將傳感器、執行器和控制器單元作為網絡節點連接起來共同完成控制任務的閉環反饋控制系統。隨著計算機網絡的廣泛使用和網絡技術的不斷發展,控制系統的結構正在發生變化。使用專用或公用計算機網絡代替傳統控制系統中的點對點結構,實現傳感器、控制器和執行器等系統組件之間的控制信息可以相互傳遞的系統,即網絡化控制系統的研究正在迅速成為當前國際控制領域的一個前沿課題,具有重要的理論意義和廣闊的應用前景。它與傳統的控制系統最大的區別在于:在網絡控制系統中,網絡通訊將成為控制系統的一個重要環節。由于網絡傳輸中存在傳輸時延,并且這些時延通常具有不確定性和時變性,另外還存在傳輸數據時序的錯亂和丟失等現象,這些都使得系統不再具有定常性和確定性。上述兩個方面對控制理論的研究提出了新的挑戰和發展機遇。 本文系統的分析了網絡控制系統的特性,網絡的隨機時延特性及網絡數據包丟失特性等,分析了這些特性對系統控制性能的影響,提出了新的設計方法,解決了網絡誘導時延、數據包丟失等現象給控制系統帶來的穩定性和魯棒性問題。 首先對于時延小于一個采樣周期且系統參數不確定情況下的線性連續系統,利用李亞普諾夫定理來估計傳輸時延的最大界,給出了網絡控制系統漸進穩定的充分條件。進一步,根據網絡誘導時延的Markov特性,建立了網絡控制系統的Markov跳變模型,根據線性跳變理論分析了系統的穩定性,給出了狀態反饋控制器的設計方法。通過仿真實例驗證了每一種方法的有效性。 其次,考慮了在整個網絡傳輸過程中發生數據包丟失時,網絡控制系統的穩定性問題。根據網絡傳輸中數據包丟失的Markov特性,建立了網絡控制系統的Markov跳變線性模型,根據李亞普諾夫穩定性理論,通過求解線性矩陣不等式,給出了系統穩定的條件。通過仿真實例驗證了方法的有效性。

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總結

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