基于切换系统方法的网络控制系统建模和控制

摘要

随着科技的发展，网络控制系统在实际工程中的应用越来越广泛。针对网络控制系统的理论研究已经成为一个热点研究方向。由于切换系统理论的发展越来越成熟，一些学者开始考虑将网络控制系统与切换系统结合起来研究。本文考虑了几类具有不同网络特性的网络控制系统，通过适当的方法分别将这几类网络控制系统构造成为切换系统的模型。然后，基于切换系统的相关理论，对这几类网络控制系统的稳定性与控制问题展开研究。主要工作如下:
　　 研究了一类不确定网络控制系统的有限时间鲁棒控制问题。首先将这类网络控制系统建模成为一个不确定性非线性时滞切换系统。基于线性矩阵不等式方法，给出了此类切换系统有限时间有界和有限时间稳定的充分条件。最后设计出了系统的鲁棒有限时间状态反馈控制器。
　　 研究了一类时滞网络控制系统的量化控制问题。首先将这类网络控制系统建模成为一个非线性时滞切换系统，并采用对数量化器方法处理量化作用带来的量化误差。然后采用平均驻留时间方法及线性矩阵不等式方法，给出了闭环系统指数稳定的充分条件。最后给出了系统H∞状态反馈控制器的设计方法。
　　 研究了一类具有时延和丢包的网络控制系统的H∞控制问题。首先对一类含有时延和丢包的网络控制系统进行模型化处理，将网络时延等价成了系统参数的不确定项，并通过构造增广矩阵得到一种离散化切换系统模型。然后通过构造适当的Lyapunov函数，经过一系列理论推导给出了闭环系统指数稳定的充分条件，并采用线性矩阵不等式的方法设计出了系统的H∞状态反馈控制器。
　　 研究了一类具有测量数据丢失的网络控制系统的随机稳定控制问题。首先将一类具有测量数据丢失的不确定网络控制系统建模成马尔科夫跳变系统。基于Lyapunov-like函数理论，采用线性矩阵不等式方法，给出了系统随机稳定的充分条件。最后，给出了闭环系统的具有丢包依赖的H∞输出反馈控制器的设计方法。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 网络控制系统的研究背景和意义

1．2 网络控制系统的基本结构和特点

1．3 网络控制系统的国内外研究概况

1．4 本文的主要研究内容与结构安排

2 不确定网络控制系统的有限时间控制

2．1 问题描述与系统建模

2．2 有限时间稳定性分析

2．3 鲁棒控制器设计

2．4 数值算例

2．5 本章小结

3 一类时滞网络控制系统的量化控制

3．1 问题描述与系统建模

3．2 系统稳定性及H∞性能分析

3．3 控制器设计

3．4 数值算例

3．5 本章小结

4 具有时延和丢包的网络控制系统的H∞控制

4．1 问题描述与系统建模

4．2 系统指数稳定性分析

4．3 控制器设计

4．4 数值算例

4．5 本章小结

5 具有测量数据丢失的网络控制系统的随机稳定控制

5．1 问题描述与系统建模

5．2 系统随机稳定性分析

5．3 控制器设计

5．4 数值算例

5．5 本章小结

6 工作总结与展望

致谢

参考文献