具有测量数据丢失及系统时延的大系统鲁棒H∞控制

摘要

网络化控制系统的应用已经涉足诸多领域，其研究价值也随着其应用的发展日渐提升。控制系统中引入网络后，网络由于其本身的随机性，致使时延或者数据丢失的出现也不可避免，从而降低控制系统各方面的性能。此外，在实际工程应用中很难找到纯粹的单个系统，大多是由多个子系统构成的关联大系统。本文首先利用AtkkPing软件对以太网的时延和丢包参数进行了测定。在此基础上，针对由N个相互关联的子系统构成的线性离散关联大系统，在每个子系统都具有测量数据丢失及一步系统时延的情况下，研究其控制器设计问题。主要内容如下：
　　（1）利用AtkkPing软件，在以太网环境下测量时延和丢包率，得到时延和丢包率数据。
　　（2）针对单个孤立的线性离散系统，假设测量数据丢失满足已知概率的Bernoulli分布，且系统本身具有一步时延，设计其状态反馈控制器，使得整个闭环系统满足均方指数稳定且具有指定的H?性能指标。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出H∞控制器存在的充分条件，通过求解该线性矩阵不等式得到控制器的参数。Matlab仿真结果表明该算法是有效可行的。
　　（3）针对一类由N个相互关联的子系统构成的线性离散关联大系统，假设测量数据丢失为满足已知概率的Bernoulli分布，每个子系统本身均具有系统一步时延，设计其状态反馈控制器，使得闭环系统均方指数稳定且满足指定的H∞性能指标。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出H∞控制器存在的充分条件，通过求解该线性矩阵不等式得到控制器的参数。Matlab仿真结果表明该算法是有效可行的。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2大系统理论概述及研究现状

1.3网络控制系统概述及研究现状

1.4存在的问题

1.5主要研究内容

第二章 准备知识

2.1 LMI方法

2.2相关定义、定理

第三章 NCS中网络时延、丢包参数的测定

3.1时延问题

3.2丢包问题

3.3参数测定

3.4本章小结

第四章 具有数据丢失及系统一步时延的离散系统H∞控制

4.1引言

4.2问题描述

4.3主要结论

4.4算例仿真

4.5本章小结

第五章 具有数据丢失及系统一步时延的离散大系统H∞控制

5.1引言

5.2问题描述

5.3主要结论

5.4算例仿真

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢