线性不确定对象的网络控制系统设计与分析

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1、摘要网络控制系统(NetworkedControlSystems，NCSs)是指通过网络形成的闭环控制系统，具有系统连线少、可靠性高、结构灵活、易于系统扩展维护以及能够实现信息资源共享等优点，这些优点使它被广泛地应用于各个行业中。然而网络的引入也给控制系统带来了一些新的问题，诸如网络诱导延时、网络丢包、带宽约束等等。论文在总结网络诱导延时、网络丢包、带宽约束等问题研究情况基础上，针对网络控制系统的带宽约束问题进行研究。目前对网络控制系统的研究大多是针对线性时不变对象的，而在实际的系统中，由于各种因素的影响，对象大都会存在一定的不确定性，因而论

2、文以线性不确定对象为网络控制系统的被控对象进行研究。论文针对网络控制系统的带宽约束问题，采用具有通信逻辑的控制结构，对线性不确定对象的网络控制系统进行设计与分析。首先以线性定常不确定对象为被控对象，设计了具有周期通信逻辑和随机通信逻辑的网络控制系统结构，建立了具有通信逻辑的线性定常不确定对象网络控制系统的数学模型，用现代控制理论、矩阵摄动理论和随机过程原理分析了系统的稳定性；然后对线性时变不确定对象，设计了具有周期通信逻辑和随机通信逻辑的网络控制系统结构，为了克服时变不确定性对控制系统性能的影响，采用了同步估计模型状态反馈控制和脉冲控制相结合

3、的控制方式，而后利用脉冲系统的比较原理证明了系统的稳定性；最后利用Matlab／Simulink仿真工具分别设计了具有周期通信逻辑和随机通信逻辑的线性不确定对象的仿真系统，选择仿真算例进行仿真，对仿真结果进行分析总结，比较了周期通信逻辑和随机通信逻辑对系统的影响，仿真结果验证了论文的结论。关键词：网络控制系统线性不确定对象通信逻辑脉冲控制系统ABSTRACTFeedbackcontrolsystems，inwhichcontrolloopisclosedthroughareal-timenetwork,arecallednetworkedco

4、ntrolsystems(NCSs)．Duetolesswires，highreliability,increasedsystemagility,goodflexibilityandshareofinformationresources，NCSsarewidelyusedineveryareaoflife．However,NCSsalsointroducemanynewproblems，suchasnetwork-induceddelay,packetdropouts，bandwidthconstraintsandSOon．Therefore

5、，aftersummarizingtheresearchesaboutaboveproblems，thispaperfocusesontheBandwidthconstraints．ItisknownthatmuchattentionaboutNCSsispaidtolineartimeinvariantplants，whicharenotinaccord谢也realitybecauseoftheinfluenceofmanyfactors，SONCSsforlinearuncertainplantsarestudiesinthispaper

6、．CommunicationlogicisusedtOsolvetheproblemofbandwidthconstraintsinNCSs．Firstly,NCSstructureswithperiodicandstochasticcommunicationlogicforlinearconstantuncertainplantsaredesignedandmodeled，thenthestabilityofthesystemsisanalyzedwithmodemcontroltheory,matrixtheoryandstochasti

7、ctheory．Secondly,NCSstructuresforlineartimevaryinguncertainplantsaredesigned．Inordertoovercometheeffectoftimevaryinguncertaintyonthesystemperformance，thesynchronousestimatedmodelstatefeedbackcontrolcombinedwithimpulsecontrolisusedtoNCSsforlineartimevaryinguncertainplants．Th

8、enthestabilityofthesystemisanalyzedwithimpulsetheory．Finally,thesimulationsofNCSsf