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1、∗带有输入延时的不确定网络控制系统的滑模控制马丹王向东沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110023madan1900@hotmail.com摘要本文就网络传输引起的控制延时问题，给出了一种补偿延时的预报方法，并针对系统时变不确定性（包括满足匹配条件和不满足匹配条件），引出带输入延时的不确定线性时滞系统的鲁棒变结构控制，设计了基于预报器的鲁棒滑模控制器，从而保证系统沿滑模面作期望特性运动。关键词网络控制系统输入延时预报不确定性滑模控制SlidingModeControlforUncertainInput-delaynetworkedControlSystemMaDanWang
2、XiangdongSchoolofInformationScienceandEngineering,ShengyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,Chinamadan1900@hotmail.comAbstractThispapergivesapredictivemethodtocompensatethedelayfornetworkinducedinputdelay.Thispaperisconcernedwithaslidingmodecontrolfortherobuststabilizationofuncertainin
3、put-delaysystemswithboundedunknownuncertainty,wheretheuncertaintyistime-varyinganddoesnotsatisfymatchingconditions.Todesignaslidingmodecontrollerbasedonapredictoristoguaranteetheperformanceofsystemsontheslidingsurface.KeywordsNetworkedcontrolsystem,inputdelay,predict,uncertainty,slidingmode
4、control1.引言随着控制系统规模的日益扩大，对于分布式网络控制系统实现现场控制和企业宏观决策一体化、实现远程实时控制和遥操作的要求越来越迫切，网络控制系统理论也亟待发展。网络控制系统是通过实时的网络构成闭环的反馈控制系统。传感器、执行机构、控制器全部作为节点和网络相连，并通过通讯网络进行数据交换。当连接在网络上的各控制装置同时通过网络进行数据交换时，由于网络带宽有限，信息源多,导致信息碰撞重发等现象，即产生网络诱导延时，这一延时无论是常数或时变，在系统设计时若不加考虑都会降低系统性能，甚至引起系统不稳定。对带延时的网络控制系统的研究,Halevi,Ray[1]提出了一种
5、增广对象模型，利用系统当前状态及延时输出、延时控制构成一个新的状态向量，再对该增广对象进行分析和设计。Nilsson[2]考虑随机网络延时，解决了LQG问题。Branicky[4]分析了采样率和网络诱导延时对系统的影响，并用混杂系统理论分析了网络控制系统的稳定性。F.-L.Lian[7]通过对网络协议和控制系统动态的分析说明了延时的产生及分布，由网络控制参数确定了网络控制系统合适的采样周期范围。多数文章把网络诱导延时归结为传感器到控制器延时,控制器到执行机构的延时。对于传感器到控制器的延时补偿问题W.Zhang[5]用被控对象的时域状态空间解的方法来估计对象的真实状态,控制器
6、采用事件驱动的方式产生准确的控制信号。但控制器到执行机构的延时会引起被控对象的输入延时,如不加以考虑,也会导致系统不稳定。以上文献均没考虑系统建模中的参数不确定性和外部扰动对系统的影响。对于不确定时滞系统的鲁棒镇定问题,多使用无记忆状态反馈控制,采用Riccati方程或LMI方法[6,9]，均没考虑输入延时的补偿问题,而且这种控制方法对不确定性的微小变动非∗辽宁省教育厅基金（202062041）资助项目341常敏感。本文考虑的是具有输入延时的不确定系统,用带有预报器的控制器来补偿系统在滑模面上的输入延时。不确定性包括满足匹配条件和不满足匹配条件的部分,克服了文[8]中不确定性
7、满足匹配条件的要求。根据Lyapunov稳定性定理和相应的合理假设得到一种简单的鲁棒滑模控制器,克服了以Riccati方程或LMI形式给出的鲁棒镇定方法计算复杂、应用不便等问题。通过仿真示例说明了滑模变结构控制的方法对镇定输入时滞系统这一控制策略的可行性和有效性。2.问题描述考虑如下线性不确定输入时滞系统:x&(t)=(A+∆A(t))x(t)+Bu(t−τ)+D(t)f(x(t−τ),t)(1)1u(t)=Φ(t),t∈[−τ]0,x(t)=Ψ(t),t∈[−τ]0,1其中,x(t)nmττ∈∞R为延
