网络控制系统的鲁棒保性能控制

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1、２００８年２月西安电子科技大学学报（自然科学版）Ｆｅｂ．２００８第３５卷第１期犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１网络控制系统的鲁棒保性能控制张喜民１，２，李建东１，张建国３（１．西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１；２．中国航空第６３１研究所，陕西西安７１００６８；３．西安电子科技大学多媒体研究所，陕西西安７１００７１）摘要：针对单包传输、有界时变通信时延的网络控制系统，构建了一类描述网络控制系统的离散不确定时滞系统模型．为克服模型中随机网络通信时延对系统的影响，

2、将时延不确定性转化为闭环系统参数的摄动；在此基础上，运用鲁棒控制理论、Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性原理提出了网络控制系统鲁棒保性能控制律存在条件，并给出了设计网络控制系统鲁棒保性能状态反馈控制器时求解线性矩阵不等式的方法．关键词：网络控制系统；时延；鲁棒保性能控制；状态反馈中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１００１２４００（２００８）０１００９６０５犚狅犫狌狊狋犵狌犪狉犪狀狋犲犲犱犮狅狊狋犮狅狀狋狉狅犾犳狅狉狋犺犲狀犲狋狑狅狉犽犲犱犮狅狀狋狉狅犾狊狔狊狋犲犿狊１，２，犔犐犑犻犪狀犱狅狀犵１，犣犎犃犖犌犑犻犪狀犵狌狅３犣犎犃

3、犖犌犡犻犿犻狀（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ′ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｈｅ６３１ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔ．ｏｆＣｈｉｎａＡｖｉａｔｉｏｎ，Ｘｉ′ａｎ７１００６８，Ｃｈｉｎａ；３．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔ．ｏｆＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ′ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＢｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅＬｙａｐｕｎｏｖｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｒｏｂｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ，ａｒｏｂｕｓｔ

4、ｇｕａｒａｎｔｅｅｄｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌａｐｐｐｒｏａｃｈｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓ（ＮＣＳ），ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｔｈｅｓｉｎｇｌｅｐａｃｋｅｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｂｏｕｎｄｅｄｒａｎｄｏｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｉｍｅｄｅｌａｙ．ＴｈｅＮＣＳｉｓｍｏｄｅｌｅｄａｓａｄｉｓｃｒｅｔｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｍｅｄｅｌａｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｒａｎｄｏｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｉｍｅｄｅｌａｙｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｉｓ

5、ｃｏｎｖｅｒｔｅｄｔｏｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｂｏｕｎｄｅｄｕｎｃｅｒｔａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．Ａｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｏｂｕｓｔｇｕａｒａｎｔｅｅｄｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌｌａｗｆｏｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｉｓｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｏｂｕｓｔｇｕａｒａｎｔｅｅｄｃｏｓｔｓｔａｔｅｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｔｈｅＮＣＳｉｓｓｏｌｖｅｄｂｙａｓｅｔｏｆｌｉｎｅａｒｍａｔｒｉｘｉｎｅｑｕａｌｉｔｉｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎｕｍ

6、ｅｒｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓｈｏｗｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｅｄ．犓犲狔犠狅狉犱狊：ｎｅｔｗｏｒｋｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓ；ｔｉｍｅｄｅｌａｙ；ｒｏｂｕｓｔｇｕａｒａｎｔｅｅｄｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｔａｔｅｆｅｅｄｂａｃｋ［１～６］通过网络形成的闭环反馈控制系统称为网络控制系统（ＮＣＳ）．近年来，由于保性能控制具有良好的稳定性和对外界未知扰动的较强抑制能力，其在ＮＣＳ领域越来越受到关注．对于ＮＣＳ的保性能控制的研究［２，３］成果主要有：Ｎｉｌｌｓｏｎ等探讨了具有马尔可夫特性的随机时延

7、的ＮＣＳ，给出了ＮＣＳ的线性二次型Ｇａｕｓｓ［７］最优控制（ＬＱＧ）的均方稳定条件；黄剑等考虑到网络数据传输中可能发生丢包的情况，提出了ＮＣＳ的［８］犎∞状态观测器的设计方法；朱张青等将随机时延对ＮＣＳ的影响看作是系统的扰动，设计了短通信时延［９］的ＮＣＳ的鲁棒Ｈ２／Ｈ∞状态观测器；ＹａｎｇＦｕｗｅｎ等针对具有贝努利分布的随机时延的ＮＣＳ，给出了犎∞状态观测器的设计方法。笔者将具有有界时变通信时延的ＮＣＳ建模为离散不确定时滞系统，通过将通信随机时延对ＮＣＳ的影响转化为闭环系统的参数摄动，提出了ＮＣＳ鲁棒保性能控制存在的充分条件，给出了通过

8、求解线性矩阵不等式（ＬＭＩ）设计ＮＣＳ鲁棒保性能状态反馈控制器的方法．收稿日期：２００７０３１６基金项目：国家部委预研项目（５１３１６０５０２０２）作者简介：张喜民（１９７３），男，工程