【摘 要】
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随着互联网技术及通信技术的发展,网络控制系统由于其成本低、可靠性高、资源共享等优点逐渐成为自动化领域的研究重点。由于网络带宽受限,传统的时间触发机制周期性地触发控制任务会造成较大的资源浪费。近年来,事件触发机制的提出,有效地克服了时间触发机制对网络通信资源不必要的消耗,应用越来越广泛。本文针对非线性网络控制系统,采用Takagi-Sugeno(T-S)模型描述非线性系统,设计事件触发机制来减少网络
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随着互联网技术及通信技术的发展,网络控制系统由于其成本低、可靠性高、资源共享等优点逐渐成为自动化领域的研究重点。由于网络带宽受限,传统的时间触发机制周期性地触发控制任务会造成较大的资源浪费。近年来,事件触发机制的提出,有效地克服了时间触发机制对网络通信资源不必要的消耗,应用越来越广泛。本文针对非线性网络控制系统,采用Takagi-Sugeno(T-S)模型描述非线性系统,设计事件触发机制来减少网络资源的使用,通过设计新的控制算法减少数据丢包、网络时延、量化等网络诱导因素对系统造成的影响。本文的研究内容包括以下三个部分:1.针对传感器到控制器间存在通信网络的非线性网络控制系统,考虑数据丢包和网络时延对系统的影响,通过在传感器到控制器之间的通信链路引入事件触发机制来减少数据传输过程中带宽资源的使用。此外,通过在执行器中引入一个饱和环节来防止因为系统的输入过大导致系统不稳定和性能较差的问题。在此基础上提出一种既能保证系统的稳定性又能有效抑制干扰的H_∞状态反馈控制器的设计方法。2.针对传感器到控制器间存在通信网络并且控制器到执行器间也存在通信网络的非线性网络控制系统,为了降低通信负担,分别在两个通信链路中设计事件触发机制来选择必要的数据传输到网络,从而减少控制器和执行器的使用频率。在此基础上,通过H_∞状态反馈控制器的设计来保证闭环系统的稳定性并降低网络丢包、时延、量化误差的不利影响,并通过凸优化问题的求解使系统能够达到最优的H_∞干扰衰减水平。3.针对传感器到控制器间存在通信网络并且控制器到执行器间也存在通信网络的非线性网络控制系统,假设系统状态不完全可测,引入观测器来重构不可测的系统状态。考虑数据丢包、量化、混合时延(随机时延和分布式时延)对系统稳定性的影响,分别在传感器到控制器与控制器到执行器之间的通信链路中设计依赖于测量输出和控制输入的事件触发机制,避免传输一些冗余不必要信息,最大化地提高网络资源的使用率。在此基础上设计基于双边事件触发机制的输出反馈控制器在保证系统稳定性的基础上优化网络的控制性能。
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