基于跳变系统理论的网络控制系统模型参考跟踪控制方法研究

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1、硕士学位论文基于跳变系统理论的网络控制系统模型参考跟踪控制方法研究MODELREFERENCECONTROLMETHODFORNETWORKEDCONTROLSYSTEMSBASEDONJUMPINGSYSTEMTHEORY崔振茂哈尔滨工业大学2015年6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：公开工程硕士学位论文基于跳变系统理论的网络控制系统模型参考跟踪控制方法研究硕士研究生：崔振茂导师：付艳明申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月30日授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C.:681.5ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringMODELREFERENCECONTROLMETHODFORNETWORKEDCONTROLSYSTEMSBASEDONJUMPINGSYSTEMTHEORYCandidate：CuiZhenmaoSupervisor：FuYanmingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandE

3、ngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-InstitutionHarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程学位硕士论文摘要近些年来，人们将通信技术，网络技术，还有控制技术有机的结合起来，形成了一种新的控制模式，即网络控制。相比于传统的控制系统，虽然网络控制有其显著的优点，然而由于多种通信约束，如数据丢包与网络延时的存在，网络控制也存在其固有的缺点。本文主要基于马尔科夫跳变理论对两

4、类存在数据丢包情况的网络控制系统的模型参考跟踪方法进行了研究。首先，本文对一类马尔科夫跳变系统相互耦合的李雅普诺夫矩阵方程组的求解算法进行了研究，提出了一种有限次迭代求解算法。经证明，在误差允许的范围内，该算法可以在一确定的有限次数内收敛到方程得精确解，收敛速度较快，且具有良好的数值稳定性，并且该迭代算法为显示迭代，迭代步骤中无需求解其它的矩阵方程，这降低了算法的复杂度，提升了算法的精度，文中给出一个数值算例，对该算法的有效性进行了验证。然后，针对单个体网络控制系统，本文假设其数据丢包过程为一一阶马尔科夫链，然后通过引入反馈，用上

5、一时刻的数据代替前一时刻的数据，从而将丢包网络系统建模为马尔科夫跳变系统，随后应用随机稳定性的概念分析了所建模型的稳定性并提出了其模型参考跟踪控制的方法，实现了原系统对参考模型的渐近稳定跟踪，文中同样给出了一个数值算例，对控制器的求解算法及稳定性进行了仿真验证。最后，文中将数据丢包现象扩展到多个体网络控制系统，通过图论的相关知识，将不同约束情况建模为不同拓扑结构，从而应用一拓扑结构集来表示各个体之间的通信，而不同通信约束的模态切换过程用马尔科夫链来表示。本文将系统个体分为领导者和跟随者，通过对领导者的直接作用，间接控制跟随者的行为

6、状态。随后文中应用随机稳定性的概念分析了多个体网络控制系统的稳定性并提出了模型参考控制的方法，实现原系统对周期参考模型的渐近稳定跟踪，同时分析了其在不同应用背景下的模型参考控制器的求解过程及采样时间T对跟踪性能的影响，最终通过一个数值算例验证了控制器求解算法的稳定性。关键词：网络控制系统；数据丢包；马尔科夫跳变系统；模型参考控制-I-哈尔滨工业大学工程学位硕士论文AbstractInrecentyears,peoplecombinedthecommunicationtechnology,networktechnologyandco

7、ntroltechnologyandthencreatedanewcontrolmode,namely,networkcontrol.Asystemusingthiskindoftechnologyiscallednetworkedcontrolledsystem.Comparedwiththetraditionalcontrolsystem,althoughthenetworkcontrolhasalotofsignificantadvantages,howevernetworkcontrolalsohasitsinherent

8、shortcomingsduetotheexistenceofsomecommunicationconstraints,suchasdatapacketlossandnetworktimedelay.Inthispaper,theproblemof