分組網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)

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1、分類號(hào)：UDC：密級(jí)：學(xué)校代號(hào)：11845學(xué)號(hào)：2111104052廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工學(xué)碩士)分組網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)何德鋒指導(dǎo)教師姓名、職稱：釜因9副塾援廑越副塾援學(xué)科(專業(yè))或領(lǐng)域名稱：控劍理途量控劍王猩學(xué)生所屬學(xué)院：自動(dòng)絲堂瞳論文答辯日期：2Q!壘生墨旦墨!目ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofT℃chn。lco^g壓ays。feorr。ftEhnegiDneeegr訕rnegescoiefnMcea，sterIlYiitl／112llitlil5lllll8lllllllllllLl

2、4tlUll3llillilztiil(MasterofEnginee血gScienc剖?．．．．。．．Modeling，analysisanddesignofpacket—basednetworkedcontrolsystemsCandidate：HeDefengSupervisor：AssociateProf．GuGangandAssociateProf．TangBinMay2014SchooIofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，PR．China，510006摘要網(wǎng)絡(luò)化控制

3、系統(tǒng)(NetworkedControlSystems，簡稱NCSs)是通過與其它設(shè)備共享通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊且控制回路是閉環(huán)的控制系統(tǒng)。由于把網(wǎng)絡(luò)引入到控制系統(tǒng)中，使得它與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，比如重量小、功耗低、安裝維護(hù)簡單、節(jié)約了系統(tǒng)集成成本、靈活性高，實(shí)現(xiàn)資源共享，交互性好等，因而逐漸應(yīng)用在工業(yè)過程控制、移動(dòng)體遠(yuǎn)程控制與編隊(duì)、航空航天等領(lǐng)域。然而，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換會(huì)不可避免地導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、網(wǎng)絡(luò)訪問受限、比特率受限等問題，它們以不同的方式導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低，甚至?xí)鹣到y(tǒng)發(fā)散。因此在網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析和綜合中，必須要考慮到這些不利

4、因素，并將時(shí)變的數(shù)據(jù)丟包和可變采樣的問題等效地視為時(shí)變的傳輸問隔問題。而如何去補(bǔ)償時(shí)變的傳輸時(shí)延和傳輸間隔是網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的一個(gè)基本問題?；诖?，本文在通過研究目前現(xiàn)有的理論結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別作了以下兩方面的研究：l、研究了關(guān)于線性分組網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的均方指數(shù)鎮(zhèn)定問題。利用多元i．i．d．模型和Bernoulli模型，分組網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)被配制為由不同輸入時(shí)延多重子系統(tǒng)組成的切換系統(tǒng)。再通過一個(gè)適當(dāng)?shù)腖yapunov．Krasovskii方法，可以直接得到閉環(huán)均方指數(shù)穩(wěn)定性的充分性快速切換條件；由此產(chǎn)生的控制器的設(shè)計(jì)方法可以通過錐補(bǔ)線性化(CCL)可以得到。2、基于隨機(jī)時(shí)

5、延的方法，研究了帶有時(shí)變傳輸時(shí)延和傳輸間隔的非線性分組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基于模糊模型的凰控制器設(shè)計(jì)分析問題。通過考慮輸入時(shí)延的實(shí)時(shí)分布，并將其模擬一個(gè)依賴非同一分布過程。提出了一個(gè)具有多重輸入時(shí)延子系統(tǒng)的隨機(jī)切換Takagi．Sugeno(T-S)模糊系統(tǒng)，用來模擬非線性分組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)?；谝粋€(gè)改進(jìn)的Lyapunov．Krasovskii泛函方法，在估計(jì)向量積積分項(xiàng)和T-S模糊模型的特征時(shí)，適當(dāng)?shù)乩幂斎霑r(shí)延的實(shí)時(shí)分布特性，可以得出整體系統(tǒng)的確定性凰性能的新的時(shí)延分布依賴充分條件。最終的控制器設(shè)計(jì)方法相當(dāng)于一個(gè)帶有線性矩陣不等式約束的非線性凸優(yōu)化問題。隨后的數(shù)值實(shí)例表

6、明本文所得到的結(jié)果的有效性和優(yōu)越性。最后，對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)與展望，指出了本文的貢獻(xiàn)以及下一步的研究方向。廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)；切換模型；Lyapunov-Krasovskii方法；Takagi-Sugeno模糊模型；隨機(jī)時(shí)延方法IIAbstractAbstractNetworkedcontrolsystems(NCSs)aresystemsinwhichcontrolloopsareclosedoveracommunicationnetworkwhichmaybesharewithotherapplications．Asnetworkcon

7、trolsystemsintroducingnetworkintoacontrolsystembringmanyadvantagesoverconventionalpoint-to—pointcontrolsystems，suchaslowcost，lowweight，lowpowerconsumption，easyinstallationandmaintenanceandSOon，thusgraduallyappliedinindustrialprocessescontrol，themobileegentremotecontrolandformation，Ae