【摘 要】
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近年来,网络控制系统(Networked Control Systems,NCSs)以其成本低、维护方便、安装方便、灵活性高等优点而备受关注,且NCSs在航空航天、智能电网、故障检测系统和机器人等领域得到了广泛的应用。然而,值得注意的是,与传统控制系统的研究不同,由于在反馈回路中引入了通信网络,在NCSs的研究中出现了一些新的棘手问题,例如网络诱导延时和数据包丢失。这可能会导致性能下降,甚至使系统
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近年来,网络控制系统(Networked Control Systems,NCSs)以其成本低、维护方便、安装方便、灵活性高等优点而备受关注,且NCSs在航空航天、智能电网、故障检测系统和机器人等领域得到了广泛的应用。然而,值得注意的是,与传统控制系统的研究不同,由于在反馈回路中引入了通信网络,在NCSs的研究中出现了一些新的棘手问题,例如网络诱导延时和数据包丢失。这可能会导致性能下降,甚至使系统不稳定。在过去的几十年中,国内外学者对这些问题进行了深入研究并取得了丰富的研究成果,但针对时延网络控制系统,如何得到保守性更小的稳定性判据和最优控制器设计仍值得进一步研究。为此,本文主要对离散时变网络控制系统和具有分布式延时的网络化马尔可夫跳变系统这两类系统的稳定性分析和控制器设计进行了研究。本文主要工作内容如下:1、针对网络化控制系统,首先考虑系统存在时变延时的情况下,设计了包含系统时滞信息的控制器,最终得到系统的闭环状态空间方程,然后通过构造包含系统时滞信息的Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF),采用了两种新的求和不等式对LKF中的二重差分求和项进行界定,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了系统稳定性存在的条件,并在此基础上给出了系统的控制器的设计方案,最后,通过两个数值算例验证了所给的稳定性判据保守性更小以及鲁棒控制方法的有效性,在外界扰动作用下仍能保持一定的鲁棒性能。2、针对受控对象为马尔可夫跳变系统的网络化控制系统,首先,考虑系统在数据传输过程中,网络引起的延迟服从概率分布,针对系统存在分布式延时的情况下,设计了包含系统时滞信息的控制器,最终在控制器作用下得到系统的闭环状态空间方程,然后通过构造包含系统时滞信息的LKF,结合Lyapunov稳定性理论以及一种新的广义求和不等式,以LMI的形式给出了系统稳定性存在的条件。在系统稳定性存在的条件下,研究了在给定鲁棒性能指标下,系统控制器的综合设计问题,以LMI的形式给出了系统控制器的设计方案,并通过两个数值算例,验证了所给的稳定性判据适用性更广以及鲁棒控制方法的有效性,在外界扰动作用下仍能保持一定的鲁棒性能,最后将本文所得结论应用到倒立摆系统上,证明了其可靠性。
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