網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的若干問題研究.pdf

1、在信息時代,將通信技術、計算機技術和控制技術整合起來應用到控制系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)控制領域發(fā)展的趨勢。將傳感器、控制器、執(zhí)行器用網(wǎng)絡連接起來的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)是近年來控制界的一個研究熱點。不管從實際應用前景和理論研究意義看,這種研究都具有巨大的研究價值,并富有挑戰(zhàn)性。通信網(wǎng)絡的引入,不可避免地帶來傳輸時延、數(shù)據(jù)包丟失、時鐘同步和數(shù)據(jù)包時序錯亂等一系列問題,會導致控制系統(tǒng)性能下降,甚至引起系統(tǒng)不穩(wěn)定?，F(xiàn)有的控制理論和方法很難解決這些問題,新的理論和

2、方法有待進一步的開發(fā)和研究。
　　本文利用聚類算法、Lyapunov穩(wěn)定性定理、時滯系統(tǒng)理論和切換系統(tǒng)理論的一些現(xiàn)有成果,針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的時鐘同步、數(shù)據(jù)包丟失、穩(wěn)定性和切換控制等方面進行相關研究。
　　使用軟件方法對單向延遲時間序列進行分析,在線檢測時鐘調整位置,消除端對端系統(tǒng)間的時鐘偏差,實現(xiàn)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)各部分在線時鐘同步;改進已有分段聚類算法,使用軟件方法對單向時延序列進行分析,在線檢測時鐘調整位置,采用變寬度的滑動窗

3、方法對單向時延數(shù)據(jù)進行過濾,減少時間序列大小,同時保證時鐘調整位置信息不丟失;使用自底向上算法對時間序列進行線性分段,檢測時鐘調整或時鐘頻率跳變點,算法的時間復雜度大大降低。在此基礎上,本文提出一種基于離線分段和在線檢測的時鐘調整檢測算法,其時間復雜度為O(w),解決了對單向延遲的時間序列進行實時分段準確性低的問題。
　　本文對具有時變有界的不確定參數(shù)和狀態(tài)時滯的線性不確定時滯系統(tǒng),研究其時滯依賴型具有指定收斂率的魯棒指數(shù)穩(wěn)定性問

4、題。通過應用Lyapunov-Krasovskii穩(wěn)定性定理方法,合理建立Krasovskii泛函,利用線性矩陣不等式方法導出了系統(tǒng)魯棒指數(shù)穩(wěn)定且具有指定收斂率的判據(jù)。所得結論采用線性矩陣不等式表示,與時滯參數(shù)的導數(shù)無關,克服了通常所得結論與時滯導數(shù)有關且要求時滯參數(shù)導數(shù)小于常數(shù)1的限制。
　　對于存在時延的網(wǎng)絡控制系統(tǒng),本文提出采用全維動態(tài)切換控制器進行控制,研究動態(tài)反饋控制與切換策略的設計。根據(jù)控制器切換參數(shù)的不同,分別采用單

5、Lyapunov函數(shù)法和多Lyapunov函數(shù)法,并以線性矩陣不等式的形式給出了漸近穩(wěn)定的充分條件及切換率的設計方法。對于存在參數(shù)切換和時滯切換的網(wǎng)絡控制系統(tǒng),將網(wǎng)絡控制系統(tǒng)建模為一類時滯切換系統(tǒng),獲得系統(tǒng)穩(wěn)定性條件和狀態(tài)衰減估計形式。
　　針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)存在時延和丟包的問題,本文引入丟包補償器補償丟包對系統(tǒng)的影響,當發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失時,控制器采用丟包補償器產(chǎn)生的預估狀態(tài)代替系統(tǒng)的真實狀態(tài)計算控制量。將通信正常和持續(xù)丟包描述為兩個