随机时滞系统的分析及网络化控制系统的综合研究.pdf

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1、博博博士士士学学学位位位论论论文文文随机时滞系统的分析及网络化控制系统的综合研究INVESTIGATIONONDYNAMICALSYSTEMSWITHSTOCHASTICTIMEDELAYS:ANALYSISANDDESIGNOFNETWORKEDCONTROLSYSTEMS杨杨杨荣荣荣妮妮妮哈哈哈尔尔尔滨滨滨工工工业业业大大大学学学2012年年年6月月月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工工工学学学博博博士士士学学学位位位论论论文文文随机时滞系统的分析及网络化控制系统的综合研究博士研究生：

2、杨荣妮导师：石碰教授副导师：吴立刚副教授申请学位：工学博士学科：控制理论与控制工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2012年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C:681.5DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringINVESTIGATIONONDYNAMICALSYSTEMSWITHSTOCHASTICTIMEDELAYS:ANALYSISANDDESIGNOFNETWORKEDCONTROLSYSTEMSCandidate:YangRong

3、niSupervisor:Prof.PengShiAssociateSupervisor:AssociateProf.LigangWuAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:ControlTheoryandEngineeringAffiliation:Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofDefence:June,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnolog

4、y摘要摘要通过网络形成的反馈控制系统称为网络化控制系统。在网络化控制系统中，网络的介入使得数据信息在传输过程中会遇到一系列不可避免的问题，如网络诱发时延、数据包丢失及错序、量化和通讯受限等。其中，起主要干扰作用的是网络诱发时延和数据包丢失现象，它们的存在降低了控制系统的性能，严重时还会影响到系统的稳定性。此外，有限的网络带宽资源和数据传输通道的不可靠性使得网络诱发时延和丢包表现出不确定性和随机性，这使得实际的网络化控制系统是一个更为复杂的随机控制系统，传统的控制理论不再适用于网络化控制系统。虽然网络化控制系统具有安装方便、布线减少、扩展方

5、便、易于维护、可以实现资源共享和远程操控等众多优点并在实际工程中得到了广泛应用，但是网络介入而诱发的问题也是不容忽视的，严重时会导致整个控制系统崩溃而造成不可估量的经济损失。因此，深入研究网络诱发问题特别是随机时延和数据包丢失现象，针对网络特性建立随机时延和数据丢失情况下的网络化控制系统的控制模型，针对网络化控制系统的特点给出系统分析和控制设计的新思想和新方法是亟需解决的首要工作。此外，研究适合于网络环境下的先进控制策略，如研究不同类型随机时滞和数据丢包发生下随机系统的稳定性问题，研究随机时延和数据包丢失及错序情况下网络化控制系统的控制策

6、略问题，不仅具有重要的理论意义，也有着广泛的应用前景，这也正是本论文的研究工作。本论文的主要工作可以概括如下：研究了随机时滞系统的稳定性分析问题。这一部分以神经网络作为模型，考虑了两种不同类型的随机时滞系统的稳定性分析问题，其中处理时滞的方法可以推广到一般的随机时滞系统。首先，考虑了带有随机离散时滞和分布式时滞的神经网络的稳定性问题。其中离散时滞随机的分布在两个不同的区间，且在每个区间的分布概率是已知的。通过引入一个满足Bernoulli分布的随机变量，于是带有随机离散时滞的神经网络系统转换成带有确定时滞和随机参数的系统。通过Lyapun

7、ov稳定性理论分析，得到了系统指数稳定的条件。建立的稳定性判定准则不仅考虑了时滞大小还考虑了时滞分布在不同区间的概率信息，因此降低了已有结果的保守性；然后考虑了带有区间时变时滞和时变分布式时滞的随机神经网络的稳定性问题，考虑的离散时滞d(t)存在于区间0

8、t)。结果表明：采用时滞分割的方法，当增大时滞分割整数，保持系统稳定的时滞上界也会变大，结果的保守性进一步降低。研究了在网络时延、信号量化和数据丢失情况下的网络化控制系统的反馈控制问题，考虑了