基于t-s模糊模型的无线网络控制系统的无源控制器设计

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1、杭杭杭州州州电电电子子子科科科技技技大大大学学学硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文题题题目目目：：：基基基于于于T-S模模模糊糊糊模模模型型型的的的无无无线线线网网网络络络控控控制制制系系系统统统的的的无无无源源源控控控制制制器器器设设设计计计研究生周可霞专业控制理论与控制工程指导教师李祖欣教授完完完成成成时时时间间间:2016年年年3月月月杭杭杭州州州电电电子子子科科科技技技大大大学学学硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文基基基于于于T-S模模模糊糊糊模模模型型型的的的无无无线线线网网网络络络控控控

2、制制制系系系统统统的的的无无无源源源控控控制制制器器器设设设计计计研究生:周可霞指导教师:李祖欣教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterPassiveControlforWirelessNetworkedControlSystemsBasedonT-SFuzzyModelCandidate:KexiaZhouSupervisor:Prof.ZuxinLiMarch，2016杭州电子科技大学

3、学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明，独立进行研究工本人郑重声明：所呈交的擎位论文，是本人在导师的指导下作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在一文中；，。１＾明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处本人承担切相关责任《；论文作者签名：辦蕉日無如年月机／学位论文使用授权说明，即本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定：研究生在校攻读学

4、位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保，留送交论文的复印件允许查阅和借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容，可Ｗ允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：ｄ弓曰期：年ｉ月曰／占指导教师签名：日期：年＾月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要无线网络控制系统是以无线网络为传输媒介，以传感器、控制器和执行器为组成部件的空间分布式控制系统。与传

5、统控制系统相比，无线网络控制系统具有灵活性高、成本低和易于维护等优点，同时还具有管理和决策等诸多功能。因此，无线网络控制系统在工业控制系统、现代交通系统和医疗控制系统等实际应用中得到了快速发展和推广。然而，有限的信道带宽、系统元器件的老化和恶劣的外部环境等给无线网络控制系统带来了新的问题，如时延、丢包、量化误差、传感器和执行器故障等。针对无线网络控制系统中可能存在的问题，本文研究了基于T-S模糊模型的非理想无线网络控制系统的无源控制器设计问题。系统结构和参数具有随机性，若不考虑这些随机变化，不仅会造成系

6、统的性能降低，而且影响系统的稳定性。马尔科夫跳变系统作为混合动力系统中的一种，近几年来备受学者们的关注。在实际控制系统中，由于条件约束，系统的模态信息不易获取，因此也很难设计出模态依赖的控制器。异步控制很好的解决了这一问题。由于带宽有限，信号在传输到网络前通常需要进行量化。因此，量化作为一种常用的编码装置已经广泛运用在无线网络控制系统中。近几年，随着系统复杂度的增高，可靠控制问题受到了越来越多的关注和重视。在系统分析和设计过程中，考虑系统元器件（如传感器和执行器）故障将会提高系统的鲁棒性。本文的主要研究

7、内容为：1.研究了一类模糊离散无线网络控制系统，采用Markov模型描述系统中的参数随机跳变性，同时采用伯努利模型对网络传输丢包进行建模，基于丢包情况给出了闭环系统模型。通过引入异步控制，克服了控制器依赖系统模态的缺点。再者，引入非脆性解决了控制器自身的不确定性问题，提高了控制器的鲁棒性能。以LMI形式给出了非脆异步控制器存在的条件，不仅保证了系统均方稳定，而且满足了指定的无源性能。章节末通过数值例子验证了方法有效性。2.研究了模糊离散非线性系统的稳定性和无源输出反馈控制问题。首先，引入信号量化和执行器

8、故障，基于模糊Lyapunov函数方法给出了充分条件，保证了闭环系统均方稳定且满足指定的无源性能。其次，研究了无源动态输出反馈控制器的设计问题。采用变量代换法将非LMI形式转化为LMI形式，给出了控制器存在的充分条件。通过数值例子验证了方法的有效性。关键词：无线网络控制系统、非脆异步控制、对数量化器、执行器故障、动态输出反馈、无源控制I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTBasedonwirelessnetworktransmiss