仿射非线性系统及双线性系统网络化预测控制研究

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1、＊＊輯等據东？赛ｏｆｉｅ打ＴｌｏｏｆＧｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｃｅａｎｄｅｃｈｎｏｇｙ硕±学位论文．；接：戀—＇扣癖１，仿射非浅性索坑义次浅性余斯论文题目巧络化额測控制巧堯王化抹作者姓名控科？華与程学科专业乐乎教言导师姓名，二＾年完成时间？夺固种赛典龙大赛硕±学位论文戀仿射非线性系统及双线性系统网络化预测控制研究作者姓名：王炳林工程学科专业：控制科学与导师姓名：康宇教授二〇一六年十

2、月完成时间：４ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｏｏｆＣｈｎａｙｏｌｇｙｉＡ’Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏ「ＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ戀ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＮｅｔｗｏｒｋｅｄＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＡｆｆｉｎｅＮｏｎｌｉｎｅａｒＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＢｉｌｉｎｅａｒＳｙｓｔｅｍｓＡ’ｕ化ｏｒｓＮａｍｅ：ＢｉｎｌｉｎＷａｎｇｇＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：Ｃｏｎ化ｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅ

3、ｅｒｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹｕＫａｎｇＦｉｎｉｓｈｅｄｔｉｍｅ：Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１６，．中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果，论文中不包。除己特别加Ｗ标注和致谢的地方外含任何他人已经发表或撰写过的研巧成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：吏細＃签字日期：兴乂化＾中国科学技术大学学位论文授权使用声明一作为申请学位的条件之，学位论文著

4、作枚拥有者授权中国科学技术大学，即拥有学位论文的部分使用权：学校有权按有关规定向国家有关部口或机构１送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可＾将学位论文编入，可采用影印《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。□公开□保密年作者签名：ｉ柄媒导师签名：〇签字日期：巧、１片签字日期：抓１。＇斯摘要摘要网络化控制系统（

5、ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ，ＮＣＳｓ）是近年来随着计算机网络的广泛使用和网络技术的不断发展应运而生的一类实时反馈控制系统。该类系统中一，传感器、控制器Ｗ及执行器等主要的功能部件与被控对象通过个レ：Ａ有限带宽的数字通信网络连接，从而可实现系统的远程控制和信息资源共享。Ｌ＞巧而，网络的介入导致数据包在信道传输过程中不可遥免地出现时延１、丢失：，从而影响系统的控制性能及稳定性及乱序。为了解决这些问题，刘国平、一ＤａｖｉｄＲｅｅｓ等基于系统模型，利用网络打包传输数据

6、的特点提出种新的网络化预测控制方案。该方案基于反馈通道传输而来的系统状态信息和控制信息，一由位于控制器端的预测控制产生器产生组预测控制序列，经由前向通道传输到系统执行器端，再由网络延迟补偿器从中选择适当的控制输入对被控系统进行控制，从而实现对网络时延、数据包丢失Ｗ及错序等问题的主动补偿。本文在线性系统网络化预测控制理论的基础上尝试向非线性系统领域进行扩展，主要的研究工作有Ｗ下兰部分：（１）对网络化仿射非线性系统进行预测控制方案推导及随机稳定性分析。首先基于系统特性设计线性化的控

7、制律将该仿射非线性系统线性化：然后考虑将整个传输通道（传感器到控制器Ｗ及控制器到执行器）的网络时延建模为马，推导该情形下的系统预测状态表示及预测控制律形式尔可夫链；最后通过扩展状态向量将原系统转化为增广系统，结合李雅普诺夫稳定性定理和随机稳定性的概念得到系统随机稳定的充分条件。仿真结果说明了该预测控制方案的有效性。（２）对网络化双线性系统进行预测控制研究并证明其在非线性预测控制器一下的全局渐近稳定性，。首先基于双线性动力学模型提出步向前预测状态并一逐步给出未来时刻的预测状态，；

8、然后基于此提出种非线性预测控制器并给出控制器参数选取方法：接着对该控制器下系统的全局渐近稳定性进行推导：最后在仿真实例中对所提出的非线性预测控制器和一般状态反馈控制器进行了比较，仿真结果验证了所提出预测控制方案的有效性及非线性预测控制器的优越性。（３）对网络化双线性系统进行预测控制研巧并提出两种预测控制序列求解算法一。首先针对双线性系统前向通道和反馈通道存在时延的情形分别