一类带量化器的线性网络控制系统稳定性分析

摘要

近年来，由于现代工业的快速发展以及控制规模的不断扩大，传统的点对点控制方式已经不能满足日趋复杂的系统控制过程要求。网络控制系统由于其可靠性高、便于开发维护、信息智能交互等优点正得到广泛的应用。但是由于网络受其自身特性的限制，必然会有网络诱导时滞、数据包传输、数据丢包、时序错乱等问题，这将会影响到网络控制系统的稳定性。在系统的网络链路中引入不同类型的量化器进行控制信号以及状态信号的量化时，也将在不同程度上影响系统的稳定性。
　　本研究主要内容包括：⑴针对存在网络诱导时滞的一类线性网络控制系统研究分析其稳定性问题。首先，在构造Lyapunov-Krasovskii泛函时，充分考虑网络诱导时滞一阶导数为1的特点。然后在对泛函求导所产生的积分项上进行处理时，采用Jensen不等式以及Wirtinger不等式的方法，最后给出系统的稳定性准则。并且通过相关的数值示例验证所给出的系统稳定性准则的有效性，以及对比现有文献中的研究成果，验证本文所给出的稳定性准则具有更小的保守性。⑵研究分析将对数量化器引入到网络控制系统的稳定性问题。在实际的系统信号传输过程中，由于通信带宽的限制，需要对系统的状态信号以及控制信号进行相应的量化处理，而量化器的引入则会影响到系统的稳定性。本文在分析静态对数量化器引入后对系统稳定性的影响，构造和上一部分中相同的泛函形式。并在处理量化器引入后所带来的量化误差时，采用扇形界的方法进行界定。并且考虑到实际系统环境下参数不确定项对系统稳定性的影响，建立相应含参数不确定项的系统模型进行分析研究。最后给出带对数量化器的系统稳定性准则，并通过相关数值示例计算的结果与未引入对数量化器的结果对比，说明所引入的对数量化器对网络控制系统稳定性能的影响。同时与现有文献中的相关研究成果进行比较，验证本文给出的系统稳定性准则有所改进，保守性更小。⑶针对引入动态量化器进行量化信号的网络控制系统稳定性问题进行研究分析。考虑系统信号的时变特点，引入时变的动态量化器对其进行量化处理。通过构造泛函，并进行相关处理得到系统的稳定性准则。通过对数值示例的计算结果，横向比较不同量化器的引入对系统稳定性的影响。

目录

声明

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2网络控制系统概述以及基本问题

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究内容及章节安排

第二章 预备知识以及相关引理

2.1 线性系统稳定性理论

2.2 量化器介绍

2.3 常用引理

2.4 LMI介绍

第三章 一类线性网络控制系统的稳定性分析

3.1 引言

3.2 系统模型描述

3.3 系统稳定性分析

3.4 数值示例

3.5 本章小结

第四章 一类带对数量化器的线性网络控制系统稳定性分析

4.1 引言

4.2 对数量化器

4.3 系统描述

4.4 系统稳定性分析

4.5 数值示例

4.6 本章小结

第五章 一类带动态量化器的线性网络控制系统稳定性分析

5.1 引言

5.2 动态量化器

5.3 系统描述

5.4 系统稳定性分析

5.5 数值示例

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 后续研究展望

参考文献

致谢

附录