具有资源约束的网络控制系统调度与控制的协同设计

摘要

在网络控制系统中,网络资源约束是影响系统控制性能的重要因素,其主要由有限的网络带宽引起。因此本文针对具有资源约束的网络控制系统,研究了调度与控制协同设计的问题。论文具体工作安排如下:
　　 首先,针对一类具有通信约束的随机时延网络控制系统,提出一种MEF-TOD动态调度算法与反馈控制器协同设计的方法。考虑通信约束和随机时延的影响,系统被建模为一类具有参数不确定性的离散时间切换系统,并利用切换系统理论和Lyapunov稳定性理论,给出了基于MEF-TOD调度算法状态反馈控制器和鲁棒H∞控制器的设计方法,使闭环系统渐近稳定并具有良好的鲁棒性。
　　 其次,针对一类具有位速率约束的时延网络控制系统,提出一种基于静态周期量化调度算法与反馈控制器协同设计的方法。采用水平-中心型均匀量化器,通过分配带宽确定该量化器的量化精度,以便将量化与调度算法结合考虑,利用扇形界方法处理量化误差,量化误差被等效为扇形界不确定性,将系统建模为一类具有参数不确定性的离散切换系统,从而能给出了该算法下状态反馈控制器和鲁棒H∞控制器的设计方法,保证系统的稳定性和鲁棒性。
　　 再次,针对一类带宽受限的时延网络控制系统,提出了一种基于MEF-TOD动态量化调度算法与动态输出反馈控制协同设计的方法。采用水平-中心型均匀量化器,根据被传输信号的最低精度要求确定量化器的编码位数,再利用MEF-TOD调度算法调度网络节点,将系统建模为离散切换系统,从而给出了在该算法下动态输出反馈控制器的设计方法,使闭环系统渐近稳定。
　　 最后,根据所研究内容,基于Truetime仿真工具箱搭建网络控制系统的仿真模型,进行仿真设计。仿真结果表明了本文所研究的方法均是有效的。