网络控制系统的时滞相关稳定性研究

摘要

在网络控制系统建模和模型稳定性分析中，其常用的方法是确定模型变化，但是在此方法中，牛顿-莱布尼茨公式中各项的关系是固定的，从而导致所得结果往往缺乏一般性，并且得到的最大允许时滞界比较小。针对确定模型变化的局限性，本文应用自由权矩阵方法和改进的自由权矩阵方法，对网络控制系统的稳定性和镇定问题进行了研究。 本文首先分析了时滞对网络控制系统性能的影响，提炼出了网络控制系统最重要的几个时滞。然后根据网络控制系统的时滞特性和已有一些模型，进行了网络控制系统的建模和稳定性分析。 对于不考虑传输过程中数据包丢失的连续网络控制系统，建立了单输入单输出和多输入多输出这两种情形的连续网络控制系统和相应的不确定性系统模型，然后用积分不等式方法和自由权矩阵方法得到了单输入单输出网络控制系统的稳定性判据和对应系统的最大时滞上限，并将这些判据推广到了多输入多输出情形。通过数据实例表明本文求得的结果比已有的结果更具有保守性。 对于单包传输网络控制系统模型，本文综合考虑了传输过程中的网络诱导时滞和数据包丢失现象，利用改进的自由权矩阵方法，获得了系统的稳定性判据，并在给定控制器的情形下，获得了基于线性矩阵不等式最大容许网络诱导时滞的计算方法，并在此基础上得到了相应的网络控制器的设计方法。

目录

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第一章绪论

1.1网络控制系统

1.2网络控制系统研究中的基本问题

1.3具有诱导时滞的网络控制系统的研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章网络控制系统基本概念与理论

2.1引言

2.2影响网络诱导时滞的主要因素

2.2.1通信设备的通信(网络)协议

2.2.2控制设备的驱动方式

2.3时滞的产生原因及组成

2.3.1源节点和目标节点的时滞时间

2.3.2网络渠道上的时滞时间

2.3.3节点间的总时滞时间

2.4 Lyapunov稳定性概念及基本定理

2.4.1 Lyapunov意义下的稳定性

2.4.2 Lyapunov稳定性定理

2.5时滞系统稳定性基本概念及定理

2.5.1时滞系统稳定性基本概念

2.5.2 Lyapunov-Krasovskii稳定性定理

2.6 LMI相关讨论

2.7本章小结

第三章连续网络控制系统的时滞相关稳定性

3.1引言

3.2单输入单输出网络控制系统模型

3.2.1单输入单输出网络控制系统模型的建立

3.2.2单输入单输出网络控制系统时滞相关稳定性判据

3.3多输入多输出网络控制系统模型

3.3.1多输入多输出网络控制系统模型的建立

3.3.2多输入多输出网络控制系统的时滞相关稳定性判据

3.4数值实例

3.5本章小结

第四章单包传输网络控制系统的时滞相关稳定性

4.1引言

4.2单包传输网络控制系统模型的建立

4.2.1单包传输网络控制系统结构分析

4.2.2单包传输网络控制系统模型

4.3控制器的设计

4.3.1控制器设计与稳定性判据

4.3.1控制器与MADB的求取

4.4数值实例

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果