具有输入饱和的变采样网络化控制系统设计

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1、硕士学位论文论文题目：具有输入饱和的变采样网络化控制系统设计作者姓名董晓波指导教师俞立教授、张丹副教授学科专业控制科学与工程培养类别全日制学术型硕士所在学院信息工程学院提交日期2016年5月22日浙江工业大学硕士学位论文具有输入饱和的变采样网络化控制系统设计作者姓名：董晓波指导教师：俞立教授、张丹副教授浙江工业大学信息工程学院2016年5月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterDesigno

2、fNetworkedControlSystemswithInputSaturationandTime-varyingSamplingPeriodsCandidate:DongXiao-BoAdvisor:ProfessorYuLiAssociateProfessorZhangDanCollegeofInformationEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMay2016浙江工业大学学位论文原创性声明，独立进行研巧工作本人郑重声明：所

3、提交的学位论文是本人在导师的指导下示注引用的内容外，本论文不包含其他个人或所取得的研奔成果。除文中己经加集体己经发表或撰写过的研巧成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的，均已在文中学位证书而使用过的材料。对本文的硏巧作出重要贡献的个人和集体明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：曰期：乂／／年ｔ月之曰视难＾学位论文版权使用授权书了解学校有关保留位论文的规定’同意学校保留本学位论文作者完全、使用学并，允许论文被查阅和借阅。本向国家有关部口或机构送

4、交论文的复印件和电子版人授权浙江工业大学可臥将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检论文。索，可臥采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位本学位论文属于一１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、保密□。，在Ｈ年解密后适巧本授权书３、不保密＂＂；Ｖ请在［＾１上相应方框内打）（作者签名；毒输控日期前佔＾月立＾曰日期；月日：｝年导师签名＾＿〇乂ｔ若浙江工业大学硕士学位论文具有输入饱和的变采样网络化控制系统设计摘要网络化控制系统不仅实现了工业现场可视化

5、，取得更好的人机交互效果，还可以通过生产过程中得到的各类信息来实施远程控制和诊断。这使得系统灵活性更强，生产过程更安全，生产的产品品质更好。目前，网络化控制系统已被成功应用于航空航天、远程机器人控制、无线传感器网络、过程控制等领域。然而，由通信约束带来的网络时延、变采样、丢包等问题会使得控制系统性能下降，甚至导致系统不稳定。另一方面，由于实际系统都具有控制输入饱和问题，它也会影响系统的稳定性及控制性能。因此综合考虑控制输入饱和约束和网络化系统中的其他问题是非常有必要的。本文主要针对具有控制输入饱和

6、约束的网络化控制系统中时变采样周期和短时变时延两个问题展开研究，主要工作如下：1)研究具有时变采样周期和控制输入饱和约束的网络化控制系统保性能控制器设计问题。根据采样周期的不同，将闭环系统建模成一个具有多个子系统的离散时间切换系统。基于李雅普诺夫稳定性原理及平均驻留时间方法，给出具有控制输入饱和约束的最优保性能状态反馈控制器的设计方法。2)研究具有短时变时延和控制输入饱和约束的网络化控制系统稳定性分析及保性能控制器设计问题。将具有短时变时延的网络化控制系统建模成一个具有范数有界不确定性的时不变系统

7、。对于给定的时延下界和上界，确定了时延的名义值和不确定性的范数上界后，采用鲁棒控制方法，给出具有控制输入饱和约束的保性能状态反馈控制器的设计方法。3)搭建了网络化液位系统平台，并在此平台上实验验证了本文提出的算法的有效性。采用机理建模方法建立了液位系统模型，并设计了具有控制输入饱和约束的保性能状态反馈控制器。进而在.NET4.0框架和VisualStudio2010开发环境下，用C#语言设计并开发变采样液位控制系统和具有C/S模式且服务器和客户机通过TCP/IP协议通信的远程液位控制系统。最后，在

8、液位实验装置上验证了具有控制输入饱和约束的保性能控制器设计的有效性。关键词：网络化控制系统，控制输入饱和约束，时变采样周期，短时变时延，液位系统i浙江工业大学硕士学位论文DESIGNOFNETWORKEDCONTROLSYSTEMSWITHINPUTSATURATIONANDTIME-VARYINGSAMPLINGPERIODSABSTRACTNetworkedcontrolsystemsnotonlyrealizetheindustrialfieldvisualization,a