时滞网络系统分析及其在牵引控制中的应用

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1、分类号密级时滞网络系统分析及其在牵引控制中的应用研究生姓名：许林兴指导教师姓名、职称：肖伸平教授学科专业：控制理论与控制工程研究方向：鲁棒控制理论及应用湖南工业大学二○一六年六月六日ｔ分巧号巧起时滞网络系统分析及其在牵引控制中的应用ＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＮｅｔｗｏｒｋｅｄＳｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈＴｉｍｅＤｅｌａｙａｎｄｉｔｓＡｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｐＴｒａｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ研巧生姓名：许林兴指导教师姓名、胃：肖伸平教授学科专业：接制理论与控制工程研巧方巧：鲁棒捧

2、制理论及应用论文答辩曰期答辩委员会主席湖南工业太学二〇—六年六月々日湖南工业大学学位论文原御性声明本人辨重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立迸行研究工作所取得的成果。除文中已经往明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作晶成果。对本文的硏究做出重要贾献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：立〇６年＾月片日／额南工业大学论文腹权使用授权书本人了解糊南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权

3、保留学位论文，允许学位论文被査阅和借阅；学校巧Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可ｙＡ采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部口规定送交学位论文。摘要通过通信网络形成的反馈控制系统称为网络控制系统（NetworkedControlSystems,NCSs）。相比于传统的控制模式，NCSs具有共享信息资源、便于安装和维护、高可靠性等优点。随着计算机网络技术的逐渐成熟，NCSs在许多不同的领域中得到应用。但网络的引入会带来时滞等问题，它们会使整个控制系统性能变差，严重时可能导致系统不稳定。网络化牵引控制是通过网络来实

4、现对交流异步电动机的控制，网络中的时滞和数据丢包等会对整个系统的性能产生影响。本文首先讨论了连续时间和离散时间的NCSs的稳定性问题，然后进行了网络化牵引系统的保性能控制器设计问题的研究。论文的主要研究成果如下：(1)研究了含有变时滞的连续时间NCSs的鲁棒稳定问题。构造新的包含两个三重积分项的NCSs泛函，并结合自由权矩阵不等式和新的三阶矩阵不等式，推导出保证NCSs稳定的判定准则，并给出了保证NCSs鲁棒H¥性能稳定的判定准则。算例分析说明了本文所提方法和已有方法相比是有提高的。(2)研究了含有变时滞的离散时间NCSs的稳定性和反馈控制器的设计

5、问题。首先，推导了一个具有更小保守性的累加不等式，并证明已有的一些被广泛应用的累加不等式是该不等式的特例。接着给出了一个新的保证NCSs稳定的判定准则，进行了状态反馈控制器的设计，结合改进的锥补偿算法(ICCL)来获得保证NCSs稳定的控制器的参数。最后，通过数值分析来说明该方法的优越性，并结合一个实际例子来说明该方法的实用性。(3)研究了牵引NCSs的保性能控制器的设计问题。利用Lyapunov-Krasovskii泛函和保守性更小的积分不等式，得到了满足一定性能指标条件下，NCSs存在保性能控制器的充分条件。给出求取系统保性能控制器的方法，并利

6、用ICCL算法进行控制器的求解。通过算例分析验证本文控制器设计方法的有效性，并进行牵引NCSs保性能控制器的设计。关键词网络控制系统(NCSs)，牵引控制，锥补偿算法（ICCL），保性能控制IABSTRACTNetworkedcontrolsystems(NCSs)isthefeedbackcontrolsystemwhichisformedbycommunicationnetwork.Comparedwiththetraditionalcontrolmode,NCSshavemanyadvantages,suchas,informationres

7、ourcessharing,simpleinstallationandmaintenance,highreliabilityandsoon.Withthegradualmaturityofnetworkinformationtechnology,NCSshavebeenappliedinmanydifferentfields.Buttheintroductionofthenetworkwillbringdelaysandotherissues，theywilldegradetheperformanceoftheentirecontrolsystem

8、,mayevenleadtosysteminstability.Networkedtractioncontrolisthr