【摘 要】
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网络控制系统(NCSs)有着重要的研究意义和应用价值,受到广大学者的关注。然而,NCSs也是一类复杂的大型系统,实际中的很多被控对象和环节是高度非线性的。若采用一般的线性控制方法,无法满足实际系统对于性能方面的要求。同时,NCSs由于网络诱导因素不可避免的带来了网络时滞,数据丢包等问题,严重影响系统性能甚至导致系统不可用。耗散性理论在非线性系统的研究中起着重要作用,而无源性和QSR-耗散性是耗散性
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网络控制系统(NCSs)有着重要的研究意义和应用价值,受到广大学者的关注。然而,NCSs也是一类复杂的大型系统,实际中的很多被控对象和环节是高度非线性的。若采用一般的线性控制方法,无法满足实际系统对于性能方面的要求。同时,NCSs由于网络诱导因素不可避免的带来了网络时滞,数据丢包等问题,严重影响系统性能甚至导致系统不可用。耗散性理论在非线性系统的研究中起着重要作用,而无源性和QSR-耗散性是耗散性的一个重要特例。采用无源控制策略是以能量的角度分析系统,不需要明确要求系统的具体状态,且在一定条件下,系统的稳定性问题可以归结为系统的无源化问题。然而,仅仅知道系统的无源性是不够的。因此,本文提出在L2信号空间下定义无源性,利用两个无源指标v和ρ定量的描述系统的无源性的“欠缺”或“过量”,可提供系统更多相关的信息。这给实际系统的分析和控制器设计带来了便利。随着计算机网络技术的发展,采用传统的时间触发控制会浪费通信资源,因而可以考虑事件触发控制。这也使得对网络控制系统的研究具有重要的理论意义和实际价值。因此,本文针对非线性NCSs中的非无源控制器和网络链路中存在的时滞问题展开研究,涉及到时变时滞、无源指标、事件发生器、QSR-耗散性问题,L2稳定性、补偿器、局部控制器的设计等。本文的主要内容如下:首先,针对非线性控制系统中存在的一类非无源控制器问题,基于系统无源指标设计补偿器,使控制器系统无源,同时,无源化后的控制器可使非无源的被控对象保持无源性并得到期望的无源指标。另外,从资源使用的角度考虑,加入事件触发装置,联合设计出事件发生器和基于事件触发机制的补偿器,得到闭环系统的QSR-耗散性与L2稳定性的充分条件。除此之外,给出了闭环系统的连续两次事件触发的时间间隔下界是严格为正的证明,避免了 Zeno现象的发生。仿真结果验证得到的理论结果的可行性和有效性。其次,针对双通道NCSs链路中的时变时滞问题,设计了在时滞变化率有界前提下的局部控制器,得到系统耗散性和有限L2增益稳定的充分条件。然后,基于无源指标进行事件发生器和时滞NCSs局部控制器的联合设计,得到事件触发机制下时变时滞NCSs的QSR-耗散性与稳定性的充分条件。除此之外,讨论了双通道NCSs的无源指标(ε,δ)的估计值,并分析了事件触发阈值与无源指标之间的定量关系,得到了设计的局部控制器可使系统有较强的鲁棒性。最后,仿真结果验证得到的理论结果的可行性和有效性。最后,对本文进行总结和展望。
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