通信受限网络控制系统动态调度与控制的同步设计

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本文针对具有通信受限的网络控制系统,采用Lyapunov(?)急定理论和线性矩阵不等式(LMI)技术研究了动态调度与控制的同步设计问题,并给出了系统渐近稳定的条件或鲁棒稳定性条件。本论文具体内容如下:首先,针对一类具有通信受限的网络控制系统,通过设计调度策略和控制器,研究了系统鲁棒镇定问题。在两种不同的传输模式下,分别利用构造的方法,设计了状态依赖的最小动态调度策略。不仅使得系统的状态快速的收敛,而且通过权值的分配减少了不同模态之间的切换次数,改善了系统性能。此外,控制器参数和调度策略是同步设计的,并以LMI形式给出了状态反馈控制律和调度策略下系统渐近稳定且具有H∞性能指标的充分条件。其次,针对一类具有通信受限的网络控制系统,分别采用了Multiple-Lyapunov函数方法和Lyapunov-Metzler不等式方法研究了动态调度协议和反馈控制器同步设计问题。动态调度协议根据系统的状态信息,寻找使系统性能函数最小进行系统模态切换,从而将该调度策略下的网络控制系统建模为离散切换系统,结合切换系统理论和LMI方法分析了系统在所采用的调度协议下是渐近稳定,进而给出了系统渐近稳定的条件和控制器的设计方法。再次,针对一类具有通信受限的随机短时延网络控制系统,提出了一种基于观测器的反馈控制和动态调度策略同步设计的方法。由于实际应用中,系统的状态信息很难全部得到,所以本文采用基于观测器的输出反馈控制策略。动态调度协议根据系统的状态信息,寻找使系统性能函数最小进行系统模态切换,同时以LMI形式给出系统渐近稳定的条件和控制器参数求解方法。随后,研究了基于观测器的反馈控制和动态调度策略同步设计的鲁棒控制问题。最后,运用Matlab中的LMI工具箱和Truetime仿真工具箱进行控制器参数求解和网络控制系统仿真平台的搭建。仿真结果验证了本文所提方法均是正确和有效的。
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