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随着复杂工业系统的发展,通讯网络在生产过程中起到了越来越重要的作用,这种通过网络形成闭环的反馈控制系统称为网络控制系统(NCS)。由于成本低廉、便于故障诊断及信息资源共享等优点,网络控制系统在通讯、远程医疗、航天航空等领域得到了广泛的应用。然而,网络中的时延、丢包等问题会使控制系统性能下降,甚至导致系统失稳,使网络控制系统的分析和设计变得异常复杂,给控制学科带来了新的挑战。本文针对具有不同类型时延的网络控制系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了预测控制器的设计方法,并分析了保证算法可行性和闭环系统稳定性的条件。主要研究内容如下:
⑴研究了一类带有随机时延的输入受限多面体不确定网络控制系统的鲁棒模型预测控制问题。考虑Min-Max无穷时域性能指标,用LMI方法设计了依赖于模态的状态反馈控制器,并得到了保证算法可行性和闭环系统鲁棒随机稳定性的条件。
⑵针对一类带有时变时延的网络控制系统,提出了其输出反馈模型预测控制算法。首先,采用无穷时域性能指标,以非线性形式给出输出反馈模型预测控制器存在的充分条件。然后,借助锥补线性化思想给出输出反馈控制器的构造方法。最后得到了保证闭环系统稳定性的条件。
⑶提出了双采样率网络控制系的统预测控制算法。考虑网络时延对控制的影响,给出新的双采样率系统模型,然后基于Lyapunov方法,以LMI形式给出预测控制器存在的充分条件和保证算法可行性以及闭环系统稳定性的条件。