网络控制系统H控制的建模分析与设计

摘要

本文以现代控制理论为基础，充分考虑网控制系统(NCS)中存在的多种问题，研究了基于NCS的网络H∞控制的建模、分析与设计。 介绍了NCS的一般模型和H∞控制理论的概念，给出了网络H∞控制系统的模型和一种NCS的γ—次优H∞静态状态反馈控制器及γ—次优H∞动态输出反馈控制器的定义。 讨论了无延迟离散系统的静态状态反馈控制器及输出反馈控制器设计方法。 研究了在数据单包传输短时延情况下，系统状态反馈无干扰时渐近稳定性定理，有干扰时γ—次优H∞静态状态反馈控制器存在定理及有丢包发生时控制器存在定理。为了利用MATLAB的LMI工具箱中求解γ—次优H∞状态控制器和最优的H∞控制器，将这些问题转化为可求解形式，并用实例求解了多个单包传输系统，数字仿真结果表明系统是稳定的且满足H∞性能指标，还利用仿真手段分析了系统的性能。 研究了在数据单包传输短时延情况下，系统输出反馈无干扰时渐近稳定性定理，有干扰时γ—次优H∞输出反馈控制器存在定理及可利用MATLAB的LMI工具箱的求解形式。讨论了求解γ—次优H∞静态及动态输出反馈控制器的方法，用实例求解了一个单包传输多输入多输出系统，仿真结果表明系统是稳定的且满足H∞性能指标，证明了控制方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2网络控制系统概述

1.2.1网络控制系统结构

1.2.2网络控制系统的基本问题

1.2.3鲁棒控制在网络控制器设计中的应用

1.3本文的结构

第2章网络H∞控制系统建模

2.1网络控制系统的一般模型

2.2 H∞控制的概念

2.3静态状态反馈网络控制系统模型

2.3.1短时延模型

2.3.2长时延模型

2.4输出反馈网络控制系统模型

2.4.1短时延模型

2.4.2长时延模型

2.5网络H∞控制系统模型

2.5.1静态状态反馈H∞控制系统模型

2.5.2动态输出反馈H∞控制系统模型

2.6本章小结

第3章无延迟离散H∞系统控制器的设计

3.1无延迟H∞静态状态反馈控制器的设计

3.2无延迟H∞输出反馈控制器的设计

3.3本章小结

第4章短时延网络H∞静态状态反馈控制器设计

4.1短时延单包传输静态状态反馈H∞控制器设计

4.2短时延单包传输静态状态反馈H∞控制器设计示例及性能分析

4.2.1单输入单输出系统

4.2.2多输入多输出系统

4.3丢包发生时静态状态反馈H∞控制器的设计

4.3.1丢包发生时静态状态反馈H∞控制器的设计

4.3.2丢包发生时静态状态反馈H∞控制的设计仿真

4.5本章小结

第5章短时延网络H∞动态反馈控制器的设计

5.1网络H∞输出反馈控制器的设计

5.2网络H∞输出反馈控制器可行解仿真及可行解特性

5.3丢包时网络H∞输出反馈控制器的设计

5.4本章小结

第6章总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所完成的学术论文