网络控制系统量化反馈控制器设计与仿真研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolaixunbao
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网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)是通信技术与控制理论发展与融合的产物。相比传统控制系统,网络控制系统以其更低廉的商业成本、更好的移动性和灵活性、良好的可拓展性以及组网和维护的便利性等优点,被越来越多地应用于复杂的工业控制领域。由于网络控制系统中的各控制节点大都是数字形式的处理器,因此,量化作用对网络控制系统的影响要比对传统控制系统的影响大得多,对网络控制系统的量化控制理论的研究十分重要也十分必要。本文将同时考虑数据传输时延、数据丢包等非理想网络状况及量化作用对网络控制系统的影响,进行网络控制系统量化反馈控制器设计与仿真研究。本文的主要内容包括以下几个方面:(1)针对网络诱导时延、数据丢包和量化等网络控制基本问题,建立离散网络控制系统模型;研究了网络控制系统的量化状态反馈控制问题和量化H∞控制问题,采用对数量化器进行量化,应用李亚普诺夫稳定性原理和线性矩阵不等式方法,给出了网络系统渐近稳定的充分条件和量化反馈控制器设计方法,所设计的量化反馈控制器使系统渐近稳定,并满足H∞性能指标。(2)针对具有网络延迟、数据丢包等非理想网络环境影响的离散网络系统模型,采用时变量化器,系统地研究了网络控制系统的量化状态反馈、量化H∞最优控制以及量化动态输出反馈控制问题,并与采用静态对数量化器的系统进行对比分析,应用李亚普诺夫稳定性原理和线性矩阵不等式方法,给出了网络系统渐近稳定的充分条件和量化反馈控制器设计方法,仿真结果表明了算法的有效性。(3)针对具有网络延迟、丢包等非理想网络环境影响的连续网络系统模型,采用对数量化器,研究了基于观测器的量化输出反馈控制问题。应用李亚普诺夫稳定性原理和线性矩阵不等式方法,给出了网络系统渐近稳定的充分条件和量化反馈控制器设计方法,数值仿真验证了该方法的有效性和可行性。
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