时延网络控制系统的稳定性分析

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1、摘要随着控制系统规模的日益增大，网络控制系统凭借其强大的优越性，引起了人们的广泛关注。网络控制系统是20世纪90年代兴起的控制理论发展中的新课题，是通过实时的网络构成闭环的反馈控制系统，是一种完全分布式、网络化的实时控制系统。．’从结构上看，网络控制系统的特点是各控制装置直接作为网络接口和通信网络相连，提高了设备之间的数据传输速度，使不同地点的用户实现资源共享和协调操作。但由于网络中的信息源很多，信息的传送要分时占用网络通信线路，而网络的承载能力和通信带宽有限，必然造成信息的碰撞、重传等现象的发生，使得信息在传

2、输过程中不可避免地存在时延。因此，网络控制系统中的传输时延控制策略的研究显得尤为重要。本文针对带有传输时延的网络控制系统的稳定性进行研究。在文章中，首先介绍了网络控制系统的概念和网络控制理论的发展概况、研究内容及现状；其次，对不同网络控制系统的时延进行分析，并引入了相应的系统模型；在此基础上，针对网络传输产生的传感器到控制器以及控制器到执行器的时延问题，建立了多输入多输出网络模型，基于比较理论和矩阵铡度的性质，在保证系统稳定运行的基础上，设计了状态反馈控制器，使系统具有较强的鲁棒性；同时，针对网络传输产生的传感

3、器到控制器及控制器到执行器的时延不确定性问题，将时延的不确定性转化为系数矩阵的不确定性，对于转换后的不确定系统，采用基于LMI的鲁棒保性能控制方法，设计状态反馈控制器使系统是渐近稳定的，同时满足系统的保性能指标；设计过程中同时考虑了实际系统中对控制器输出幅值的要求。仿真结果的对比说明了所设计方法的可行性和有效性。全文在最后作了总结，展望了网络控制系统理论的发展前景以及今后的研究方向。关键词网络控制系统；时延；线性矩阵不等式；矩阵测度；不确定性燕山大学工学硕士学位论文AbstractTheNetworkedCon

4、trolSystemshasthecomentofthisthesisforitssuperiorityaSthedevelopmentofthecontrolsystemscale．NetworkedControlSystemiSanewtaskofcontroltheoryinthe1990s，andNetworkedcontrolsystemsarefeedbackcontrolsystemshereinthecontrolloopsclosedthroughthereal-timenetwork．Ith

5、asacompletelydistributedstructurewhereallthecontrolapplicationsareconnectedtothecommunicationnetworkdirectly．ThestrllcHlredevelopsdatatransmittingvelocity,nlakesallUSerSindifferentplacessharetheresourceandCO·operation．Networkedcontrolsystemscallbefoundinindu

6、strialautomation,buildingautomation,powerplant,robot，intelligentvehiclesystems，advancedaircraftandspaceeraR．Thiskindofnetworkedcontrolmodehasmanyadvantages，suchassharinginformationresource，simpleandfastactuation,smallvolumeofwiring，powerfulconfiguration,powe

7、rfulsystemdiagnosisandmaintenance。However,whenthedistributedapplicationsimplememOVerthecontrolnetwork,itisnecessarytomaketheinformationcollideandre-transmitbecauseofinformationtransmittedthroughthelimitedbandwidthandwe追htcapability．Theremusthetransmittingtim

8、edelays．Soitisimportanttostudythecontrolschemeforthenetworkedcontrolsystemswithtransmittingtimedelays．Firstly,theconception,theconteIItsandthepresentsituationoftheNCSareintroduced；secondly,analy