具有不确定时延线性网络控制系统的稳定性分析

摘要

网络控制系统(Networked Control System，NCS)是一种集控制系统和通信网络于一体的系统，它具有信息资源共享、易于扩散、易于维护、连线少、高效率、高可靠性及灵活等很多优点。但由于控制系统中网络环节的引入，而网络通信的宽带有限，因此不可避免的存在着信息的传输时延、时序错乱、数据包丢失、碰撞等现象，从而导致系统的不稳。因此，网络控制系统有待于进一步深入研究。
　　本文将系统描述成具有不确定时延和参数不确定项的网络控制系统，并巧妙的包含了网络诱导时延、数据包丢失以及外部扰动等因素，使系统模型更加的符合现实情况。对建立模型的控制等问题进行研究;在研究的过程中应用Lyapunov稳定性理论、线性矩阵不等式(LMI)方法、积分不等式等方法来推导系统的渐近稳定和满足一定性能指标的充分条件，并在此基础上相应的给出了具有较小保守性的控制律的设计方法。具体研究的主要内容如下:
　　1.研究了具有不确定时延线性网络控制系统的稳定性分析与控制器设计:对于建立的系统模型，利用Lyapunov稳定性理论、积分不等式、线性矩阵不等式(LMI)方法证明了系统稳定性的充分条件，同时给出了状态反馈控制器的设计方法。所得结论以LMI形式给出，同时给出数值算例，利用Matlab中的LMI工具箱进行仿真，说明了结论的合理性和有效性。
　　2.研究了不确定时延线性网络控制系统的鲁棒H∞控制:在已建立的模型的基础上，针对存在的外部扰动的情况，首先加入相应的外部扰动建立新的系统模型，其次利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法，给出系统满足鲁棒渐近稳定的充分条件，最后利用该条件给出一种鲁棒H∞控制器的设计方法。最后利用Matlab中的LMI工具箱进行仿真，说明了结论的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 鲁棒控制理论概要

1．2 网络控制系统简述

1．3 网络控制系统中的基本问题

1．3．1 网络诱导时延

1．3．2 数据包丢失

1．3．3 数据包时序错乱

1．3．4 单包传输与多包传输

1．3．5 网络节点的驱动方式

1．4 网络控制系统的国内外研究动态

1．4．1 国内的研究状况

1．4．2 国外的研究状况

1．5 本文的主要内容及结构安排

第2章 预备知识

2．1 线性矩阵不等式介绍

2．1．1 线性矩阵不等式的概念

2．1．2 标准LMI问题

2．1．3 线性矩阵不等式问题

2．2 常用引理

2．3 符号说明

2．4 小结

第3章 不确定时延网络控制系统的稳定性分析与综合

3．1 引言

3．2 系统描述

3．3 稳定性分析

3．4 控制器设计

3．5 算例仿真

3．6 小结

第4章 不确定时延网络控制系统的鲁棒风控制

4．1 引言

4．2 问题描述

4．3 鲁棒稳定性分析

4．4 鲁棒H∞控制器设计

4．5 算例仿真

4．6 小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢