网络控制时滞系统的建模与稳定性分析

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1、中文摘要通过控制网络实现闭环控制回路的反馈控制系统称为网络控制系统。网络控制系统具有系统连线少、可靠性高、结构灵活、易于系统维护和扩展等优点。但由于控制网络是分时复用的，控制系统不可避免地会受到网络延时的影响。网络延时可以导致控制系统的性能下降，甚至使系统失去稳定。而且对于不同的网络协议，网络延时可能是恒定的或是时变的，这使得网络控制系统的分析与设计十分复杂。本文讨论了网络控制系统的采样技术和节点驱动方式，分析了网络延时的组成，研究了三种不同控制网络的延时特性和性能。在此基础上，针对网络延时对控制系统的影响，利用离散时间

2、系统理论，建立了具有多个独立传感器多个独’、L执行器，执行器分别工作在时间驱动和事件驱动方式下网络控制系统的离散B,J问数学模型。针对提出的网络控制系统离散时间数学模型，基于离散时间系统稳定性理论，给出了使网络控制系统口稳定和使系统极点落在Db，，)范围内的充分条件，得到了使网络控制系统稳定的最大允许网络延时或各网络延时之间应满足的关系。详述了EDF(EarliestDeadlineFirst)调度策略的基本原理，讨论了该调度策略应用于网络控制系统信息调度时所遇到的问题及解决方案。提出了EDF调度策略与控制系统性能相结合

3、的EDF—MEP(EarliestDeadlineFirst．MaximuminducednodeErrorPrior)网络信息调度策略。给出了利用此调度策略进行网络信息调度时，对网络控制系统节点误差的定量分析。关键词：网络控制系统，控制网络，稳定性，最大允许网络延时非等差多时滞离散时间系统，调度策略ABSTRACTThefeedbackcon订olsystemwhereincontrolloopsareclosedthroughcontrolnetworkiscallednetworkedcontrolsystem．N

4、etworkedcontrolsystemhastheadvantagesoflesswires，hi曲reliability,increasedsystemagilityandgoodflexibility，etc．．Themediumofcontrolnetworkistimesharingmultiplexing，SOnetworkedcontrolsystemisaffectedbynetworkinducedtimedelayinevitably．Thistimedelaycanbeadominantfacto

5、r．whichdegradesnetworkedcontrolsystemperformanceandmakessystemunstable．Dependingonthenetworkprotocol，thecharacteristicsoftimedelayCallbeconstantortime—varying，whichmakesithardtoanalyzeanddesignnetworkedcontrolsystems．Thisdissertationhasstudiedseveralkindsofsampli

6、ngtechniqueanddevicenodedriventechniqueofnetworkedcontrolsystem，andhasanalyzedcomponentsofnetworkinducedtimedelay．Threekindsofcontrolnetworktimedelaycharacteristicsandtheirperformancehasalsobeenstudied．Onthebasisofthat，twodiscretetimemodelsofmulti--inputandmulti-

7、．outputnetworkedcontrolsysteminwhichseparablesensorsandactuatorsareincludedarederivedwhenactuatorsaretimedrivenoreventdrivenconsideringtheeffectofnetworkedinducedtimedelayusingdiscretetimesystemtheory．Basedonthediscretetimesystemmodelofnetworkedcontrolsystem，twos

8、ufficientconditionsareobtainedwhichguaranteethestabilityofnetworkedcontrolsystemusingdiscretetimesystemstabilitytheory．Oneismaximumallowablenetworkinducedtimed