网络控制系统的控制器设计和稳定性分析

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1、摘要捅要随着计算机网络技术的普及、网络功能的强大以及网络性能的日益完善，控制系统的应用领域越来越广泛，控制对象日益复杂，控制系统朝着更加分散化、智能化的方向发展。复杂控制系统通常被分解成若干个分布式的单一功能子系统，系统操作灵活，设计简单，方便安装与维护。与此同时，网络技术越来越成熟，使得用户可以进行远程的数据传输及交互操作，并且其成本、布线复杂性、维护难度等大大降低。由于网络技术的优点，大量的研究及应用开始集中在将数据网络用于远程的工业控制领域中。在反馈控制回路中加入通信网络的同时，也增加了控制系统分析和设计的复杂性。因

2、此，网络化控制系统必须解决的主要问题之一，就是在网络带宽有限的情况下如何保证控制系统的实时性和稳定性。网络化控制系统的研究正在迅速成为当前国际控制领域的一个前沿课题，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。本文主要介绍了网络化控制系统的定义、发展和典型结构，描述了目前网络化控制系统的控制方法，对于网络诱导时延，数据包丢失等网络控制系统的特性进行了分析，并且提出了控制器设计方法，解决了这些特性给网络控制系统带来的稳定性问题。针对网络诱导时延，在分析现有文献的基础上，采用新的李亚普诺夫泛函和在运算中加入权值调整矩阵策略，获得了较小

3、保守性的控制器设计结果。对于被控对象中存在时延的网络控制系统进行了控制器设计及稳定性分析，并对被控对象中时延和网络诱导时延之间的关系进行了初步研究。从实际网络情况出发，考虑了区间形式的网络时延，并设计了控制器，给出了系统稳定性条件。对每种情况的设计方法的有效性，给出了数值算例进行验证。对于数据包丢失情况，在已有文献分析的基础上作了简要的说明和处理。关键词网络控制系统；网络诱导时延；网络数据包丢失；时滞系统；控制器设计燕山大学工学硕士学位论文AbstractWiththepopularizationofthecomputer

4、networkstechnology,thegrowthofpowerofnetworkfunctionsandincreasinglyperfectofnetworkperformance，controlsystemshavebroaderapplicationprospects．Theplantsaremoreandmorecomplicated；controlsystemsaredevelopingtowarddecentralizationandintelligence．Complexcontrolsystemsa

5、reusuallydividedintoseveraldistributedindividualsubsystemsandtheyateflexible，simplydesignedandeasytoinstallandmaintain．Wtththematurityofthenetworktechnology,usersaleabletoproceedlongdistancedatacommunicationandinter-operation．Thecost,complexityandmaintenancearesig

6、nificantlyreduced．Becauseoftheadvantagesofnetworktechnology,extensiveresearchandapplicationhavebeenconcentratedonputdatanetworksintothepracticeoflongdistanceindustrialcontroLAddingcommunicationnetworkintofeedbackcontrolloopincreasesthecomplexityofanalysisanddesign

7、ofcontrolsystems．Sooneofthemajorconcerllsofnetworkedcontrolsystems(NCSs)istoguaranteetherealtimepropertyandstabilityofcontrolsystems．NCSshavebecomeOneofthemostpopularresearchinterestsincurrentinternationalcontrolfield．TheresearchonNCSshasimportanttheoreticalmeanin

8、gsandalsohasextensiveapplicationprospects．Thisthesissystematicallyintroducesthedefinition,developmentandcheracteristicsofNCSs．summarizescurrentcontroln】