网络控制系统的鲁棒容错控制研究

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1、硕士论义网络控制系统的鲁棒容错控制研究摘要网络控制系统是以网络为传输介质实现信息共享与传输的反馈控制系统。在工程实践中，网络控制系统对安全性、可靠性的要求很高，系统一旦发生故障，它带来的危害是难以估计的，所以网络控制系统的容错控制是一个具有理论和现实意义的研究课题。本文主要从网络控制系统中存在时延和随机丢包方面考虑，对网络控制系统的鲁棒容错控制进行了研究。首先，基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法，分别针对无外界扰动和存在外界扰动的短时延网络控制系统，研究了具有固定短时延网络控制系统的鲁棒容错控制技术。通过引入无记忆状态反馈控制律，推证了保证闭环网络控

2、制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍能保持渐近稳定的充分条件，并给出了控制器的设计方法，仿真结果验证了方法的有效性。其次，基于以控制理论，进行了鲁棒容错控制的研究，分别针对系统无外界扰动和存在外界扰动的情况，研究了存在不确定时延网络控制系统的鲁棒容错控制问题，并给出了系统控制器的设计方法。该方法使得系统在发生执行器或传感器失效故障时仍能保持渐近稳定。通过仿真验证了方法的可行性和有效性。最后，将具有数据包丢失和网络诱导时延的网络控制系统建模为具有事件率约束的异步动态系统，基于异步动态系统理论，研究了存在数据包丢失网络控制系统的容错控制问题，并基于线性矩阵不等

3、式的可行解，给出了控制器的参数化表达式。理论上证明了，在网络控制系统的数据传输存在丢包和执行器或传感器发生失效故障时，闭环网络控制系统仍能保持渐近稳定的充分条件，并通过仿真验证了所提方法的有效性。关键词：网络控制系统，容错控制，时延，数据包丢失，线性矩阵不等式Abstract硕上论文Networkedcontrolsystem(NCS)isakindoffeedbackcontrolsystemswherethecontrolloopsareclosedthroughreal—timecontrolnetwork．Inengineeringpractice，

4、thiskindofautomatedcontrolsystemismorevulnerabletofaults．111econsequencecouldbedamagetotechnicalpartsoftheplant，topersonnelortheenvironment．Therefore，theresearchonfault-tolerantcontrolofnetworkedcontrolsystemhastheoreticalandappliedsignificance．Focusonthetimedelayandthedatapacketdr

5、opoutofNCSs，therobustfault-tolerantcontrolofnetworkedcontrolsystemsfNCSs)isstudiedinthisdissertation．Firstly,basedontheLyapunovstabilitytheoryandthetechniqueofLinearMatrixinequalities(LMIs)，therobustfault-tolerantcontrolofNCSswitlldelayshorterthanonesampleperiodarestudied，andNCSswi

6、thandwithoutoutsidedisturbancesareconsideredrespectively．Throughtheintroductionofnon-memorystatefeedbackcontrollaw,thesufficientconditionwhichissubjecttotheasymptoticstabilityfortheNCSwitllfailuresofactorsorsensorsisderived．Thedesignapproachofthecontrollerisgiven．111eresultsofsimul

7、ationsshowtheeffectivenessofthismethod．Secondly,basedontheH。controltheory,therobustfault—tolerantcontrolofNCSswithdelaywhichisuncertainarestudied．andNCSswithandwithoutoutsidedisturbancesareconsideredrespectively．Thedesignapproachofthecontrollerisgiven．Byusingthisapproach，theNCSswit

8、llfailuresofactorsorsensor