通讯约束的网络控制系统动态调度与量化控制的协同设计

摘要

现如今，随着自动化技术、计算机技术以及网络通信技术的高度发展，网络控制系统己运用于生产与生活的多个领域。本文针对通信约束的网络控制系统，研究介质访问与位速率约束的网络环境下动态调度算法与量化控制的协同设计问题。论文的主要工作如下:
　　 针对一类带有时延和数据丢包的网络控制系统，在网络通信编码中采用原始量化器，首先给出保证量化误差收敛的最小位速率条件，并通过动态量化误差与动态量化范围的等效变换，进一步分析闭环网络控制系统的反馈镇定问题，采用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术，给出使闭环网络系统随机均方稳定的状态反馈控制器设计方法。
　　 针对具有时延的网络控制系统，研究TOD（试一次丢弃）动态调度策略与量化控制协同设计的新方法。通过Lyapunov稳定性理论分析了原始动态量化器位速率收敛的条件。接着在MEF-TOD动态调度策略和动态时变量化器的作用下，网络控制系统被建模成参数不确定的离散切换系统。最后设计满足闭环网络系统渐近稳定的控制器设计方法。
　　 针对介质访问和位速率同时受约束的网络控制系统，研究了一种基于最小切换的节点动态调度与量化控制协同设计的方法。首先由于介质访问受限和调度策略使得量化器在多模态下工作，并给出量化器在任意模态切换下量化误差收敛的位速率条件。进一步将系统建模成参数不确定的离散切换系统，并给出使得系统渐近稳定的最小切换规则与量化控制系统设计的方法。
　　 最后，本文针对由多个被控对象组成的网络控制系统提出速率分配与控制器协同设计的方法。采用原始动态量化器，由于位速率受限，所有节点不能同时获得量化误差收敛的位速率，因此设计两种速率模态，将每个子系统建模成参数不确定的离散切换系统，进一步运用切换系统理论和平均驻留时间技术，同时设计速率分配策略和量化控制器，使得整个网络控制系统满足指数稳定。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 网络控制系统的特点

1．3 网络控制系统的研究现状

1．3．1 基于控制算法的研究现状

1．3．2 基于通信约束的网络控制系统的研究现状

1．4 本文的主要工作

2 具有时延和数据丢包的网络控制系统量化反馈镇定

2．1 引言

2．2 问题的数学描述

2．3 动态量化器设计

2．4 闭环系统的量化镇定

2．5 仿真算例

2．6 结论

3 具有通信约束的NCS动态调度与量化控制协同设计

3．1 引言

3．2 问题的数学描述

3．3 MEF-TOD动态调度策略与量化器的协同设计

3．3．1 MEF-TOD动态调度策略

3．3．2 基于MEF-TOD动态调度策略的量化器设计

3．4 MEF-TOD动态调度策略与量化控制协同设计

3．5 数值仿真

3．6 结论

4 基于最小切换的NCS动态调度与量化控制同步设计

4．1 引言

4．2 问题的数学描述

4．3 动态量化器设计

4．4 动态调度策略与反馈控制协同设计

4．5 仿真算例

4．6 结论

5 具有通信约束的NCS速率分配与控制协同设计

5．1 引言

5．2 问题的数学描述

5．3 动态量化器设计

5．4 位速率分配策略与控制器协同设计

5．5 算例仿真

5．6 结论

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

附录