不确定时延的网络控制系统研究

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1、分类号学号201104710020学校代码10488密级硕士学位论文不确定时延的网络控制系统研究学位申请人：王萌萌学科专业：控制理论与控制工程指导教师：刘斌答辩日期：2014年05月23日万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringTheResearchoftheNetworkedControlSystemwithUncertainTime-DelayMasterCandidate：

2、WangMengmengMajor：ControlTheoryandControlEngineeringSupervisor：Prof.LiuBinWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay23,2014万方数据万方数据摘要网络控制系统（NCSs，NetworkedControlSystems），是一种完全网络化和分布化的闭环控制系统。与传统的点对点控制系统相比，NCSs由于打破了其在物理空间位置上的局限性而具有很多优点，比如资源信息的共

3、享、减少系统布线、便于扩展与维护、提高和改善系统的稳定性等。但由于通信网络的引入，数据在传输过程中，会不可避免的出现时延、数据丢包、时序错乱等一些问题，而这些严重时会影响NCSs的稳定性和其他性能。针对具有不确定时延的网络控制系统，本文做了如下一些工作：(1)介绍了不确定时延的主要概念，并作出简单分类，将不确定时延分为短时延和长时延两种不确定情况进行分析；采用增广向量的方法建立了一个简单的不确定控制系统模型，通过仿真算例，分析了不确定时延情况下网络控制系统受到的影响。(2)对于不确定NCSs中短时延和长时延的两种情况，基于Lya

4、punov函数和线性矩阵不等式（LMI)，分别对其进行稳定性分析和状态反馈控制器的设计，建立了两种不同的网络控制系统模型，并给出了两种情况下系统鲁棒稳定的充分条件和控制器的设计方法。最后，通过具体的仿真算例验证了设计方法的可行性和有效性。(3)对于实际应用中不仅要求系统具有鲁棒稳定性，而且还必须满足一定性能指标的情况，本文通过Lyapunov函数和LMI对具有长时延的不确定性离散系统的保性能进行了研究，给出了系统状态反馈保性能控制器存在的充分条件以及设计方法，并给出了仿真算例来说明此方法的可行性。关键词：网络控制系统；不确定时延

5、；增广向量；Lyapunov函数；线性矩阵不等式；保性能I万方数据AbstractNetworkedControlSystemsareafullykindofnetworkedanddistributedclosedloopnetworkcontrolsystem.Comparedwiththetraditionalpoint-to-pointcontrolsystem,NCSshavealotofadvantageswhichbreakthespaceconstraintsofphysicallocation.Forexamp

6、le,theycanshareinformationresource,reducesystemwiring,besimplertoextendandmaintain,andimprovethesystemstabilityandsoon.However,theinsertionofthecommunicationnetworkinthenetworkedcontrolsystemscaninducedelay,datadropoutandpacketdisorderandsoonwhenthedataistransmitted.

7、Theseproblemscanseverelyimpactthestabilityofthesystemandotherperformance.Themaincontributionsofthisdissertationforissuesofuncertaintimedelayarelistedasfollows：(1)Theconceptofuncertaintimedelayismainlyintroducedandtheclassificationissimplymade.Inthepapertheuncertainti

8、medelayisanalyzedintwocaseswhichareshort-timedelayandlong-timedelay.Thenasimpleuncertaincontrolsystemmodelingisbuiltbythemeansofaug