网络控制系统的稳定性分析与容错控制研究

摘要

网络控制系统将散布于不同位置的传感器、控制器和执行器通过网络连接起来，组成一个闭环分布式控制系统。网络控制系统因为网络的引入而具有易于安装维护、减轻自身重量、降低运行成本等优点，从而使网络控制系统的应用变得更加广泛和便捷。但同时，网络中的时延、丢包、变采样等问题会对网络控制系统的性能造成影响。
　　本文研究具有时变采样周期的网络控制系统，在建模的基础上进行稳定性分析、保性能控制和容错控制等研究，主要工作如下：
　　1.针对一类存在网络时延、外部扰动以及变采样周期的网络控制系统，通过把随机变化的采样周期转化为系统中的不确定参数，将所研究的线性连续被控对象进行离散化，建立网络控制系统的离散数学模型。
　　2.根据所提出的离散数据模型，通过李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出时变采样周期网络控制系统保持稳定的充分条件和相关控制器的设计方法。
　　3.对具有外部扰动的变采样周期网络控制系统，通过线性矩阵不等式方法分析系统的保性能控制问题，利用不等式放大技术和凸优化方法，推导出该系统的保性能控制器的设计方法。
　　4.对网络控制系统进行容错控制研究。当系统中的执行器存在故障时，通过将执行器故障描述为一个数值型矩阵，利用李雅普诺夫稳定性定理给出系统的容错控制律的存在条件和设计方法。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 网络控制系统概述及研究意义

1.2 网络控制系统主要问题

1.3 网络控制系统的研究现状

1.4 论文的研究内容

1.5 论文的结构安排

第二章 网络控制系统建模

2.1 问题描述

2.2 系统的离散过程

2.3 小结

第三章 网络控制系统的稳定性分析

3.1 稳定性的描述

3.2 无外部扰动的控制系统的稳定性分析

3.3 存在外部扰动的控制系统的稳定性分析

3.4 数值实例

3.5 小结

第四章 网络控制系统的保性能控制研究

4.1 保性能的定义

4.2 存在外部扰动的网络控制系统的保性能分析

4.3 数值实例

4.4 小结

第五章 网络控制系统的容错控制研究

5.1 执行器故障的描述

5.2 无外部扰动系统的容错控制研究

5.3 数值实例

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要工作及创新点

6.2 工作展望

参考文献

附录

在读期间公开发表的论文

致谢