长时延不确定网络控制系统的保性能控制（蒋莲莲）ppt培训课件

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1、长时延不确定网络控制系统的保性能控制专业：控制理论与控制工程导师：杨光红教授学生:蒋莲莲2009年7月2日2021/8/81主要内容NCS的产生背景、基本问题及研究现状基于自由权矩阵方法的不确定NCS保性能控制基于Markov链的时延NCS保性能控制具有丢包和时延的不确定NCS稳定性分析总结与展望2021/8/82NCS的产生背景传统控制系统点对点网络传输网络控制系统布线复杂成本高抗干扰性差扩展不便大型复杂系统设计困难远程控制资源共享交互性好布线少安装维护方便2021/8/83网络控制系统(NCS)的组成网络诱导时延数据丢包节点驱动方式网络调度时序错乱时间同步

2、单包/多包传输2021/8/84研究现状确定性系统控制方法鲁棒控制方法离散切换系统控制方法混合控制方法随机控制方法变采样周期控制方法研究方法2021/8/85保性能控制性能指标函数2021/8/86考虑如下系统：为获得时滞相关稳定条件，取如下Lyapunov-Krasovskii泛函:其中对Lyapunov-Krasovskii泛函求导:其中称为交叉项怎样消除二次型积分项？自由权矩阵方法介绍2021/8/87五种系统变换方法模型变换II模型变换I模型变换III模型变换IV自由权矩阵法缺点变换后产生新动态与原系统不等价缺点等价但部分代换具有保守性优点与原系统等价

3、且具有一般性2021/8/88考虑如下控制系统：其中性能指标：无记忆状态反馈控制器：基于自由权矩阵方法的不确定时延NCS保性能控制(1.1)(1.2)(1.3)2021/8/89成立，则为系统的保性能控制器，且性能指标上界满足：定理1：如果对于任意给定的标量和矩阵，存在对称,和标量,使得矩阵不等式正定矩阵（1.4）,基于自由权矩阵方法的不确定时延NCS保性能控制2021/8/810将定理1中的可行性问题转化为线性矩阵不等式条件下的最优问题（1.4）st.基于自由权矩阵方法的不确定时延NCS保性能控制2021/8/811考虑如下不确定时滞系统性能指标值时滞上界状

4、态反馈增益LieX等500.37[-0.2887-2.2778]定理130.4790.37[-0.1294-2.4556]评价：性能指标明显要比已有结论小。数值仿真:基于自由权矩阵方法的不确定时延NCS保性能控制2021/8/812假定不确定离散线性系统的对象模型为状态反馈控制律为其中，是满足马尔可夫链的模式，状态空间满足状态转移矩阵系统时延关系和是正整数，分别代表系统时延的最小值和最大值基于Markov链的时延NCS保性能控制(2.1)(2.2)2021/8/813闭环系统的状态方程可以表示为系统的性能指标(2.3)(2.4)基于Markov链的时延NCS保

5、性能控制2021/8/814定理2:对系统(2.3)如果存在矩阵使得对于以下矩阵不等式成立，则控制律（2.2）是闭环系统的一个保性能控制律。含不确定项基于Markov链的时延NCS保性能控制2021/8/815定理3：对系统（2.3），若存在矩阵，，使得对，以下矩阵不等式，成立，那么，闭环系统是随机稳定的，控制律（2.2）就是系统的保性能控制律，闭环系统性能上界为基于Markov链的时延NCS保性能控制2021/8/816其中：基于Markov链的时延NCS保性能控制2021/8/817用锥补线性化方法来解决此问题其中基于Markov链的时延NCS保性能控制2

6、021/8/818算法实现2021/8/819利用定理3和线性化算法可得控制器增益为：性能指标上界为数值仿真：基于Markov链的时延NCS保性能控制2021/8/820丢包网络控制系统等效结构图被控对象方程事件发生时事件发生时具有丢包和时延的不确定NCS建模2021/8/821无记忆的状态反馈控制器系统闭环系统方程为（3.1）具有丢包和时延的不确定NCS建模2021/8/822定理4：对于由（3.1）所描述的网络控制系统，设事件的发生率分别为，其中，若存在对称正定矩阵使得成立，则闭环系统（3.1）是指数稳定的，且以及为具有丢包和时延的不确定NCS建模2021

7、/8/823假定系统被控对象的连续状态方程取可求得利用LMI工具箱中的feasp求解器,可以求得数值仿真:具有丢包和时延的不确定NCS建模2021/8/824时的NCS状态响应曲线无数据包丢失的NCS状态响应曲线时的NCS状态响应曲线评价：当系统数据传输成功率达不到要求时，系统表现出不稳定性。具有丢包和时延的不确定NCS建模2021/8/825★用自由权矩阵方法研究了系统保性能控制★系统时延服从马尔可夫链分布时的不确定系统保性能控制★分析了具有丢包和长时延的不确定网络控制系统的稳定性总结展望★网络控制系统的被控对象为非线性系统的保性能控制★网络控制系统的控制策

8、略与网络资源调度算法的协同设计★多包情