论文摘要
控制对象、传感器、控制器和执行器通过共享网络组成的闭环控制系统称为网络控制系统(又称基于网络的控制系统)。与传统的点对点控制系统相比,网络化控制系统的成本低,可靠性高,连接线少,安装简单,维护方便。在实现异地控制的同时,网络控制系统还具有信息处理、管理和决策等功能。因此,使通信网络在控制系统中得到了更深层次的应用。另外,由于网络通信带宽、承载能力和服务能力的限制,对控制系统的性能指标造成负面影响。量化器被引入控制系统,很多研究者都致力于测量值量化的控制和估计研究。本论文研究了具有测量值量化和数据丢包的线性网络控制系统,用贝努力二项分布描述网络控制系统的数据丢包问题,同时用对数量化器对测量值进行量化。我们的目的是得到一个充分条件使闭环网络控制系统稳定并具有H_∞性能,对于奇异系统还满足正则、无脉冲。本论文的主要内容包括以下几点:1.针对奇异通信H_∞系统,分析了测量值量化引起的信息限制问题。基于线性矩阵不等式,设计了降阶滤波器来处理信息限制问题,使滤波误差系统是正则的、无脉冲的和指数稳定的,同时具有H_∞性能。最后,给出了一个例子:例子分析了量化密度对系统H_∞性能的影响。2.针对存在数据丢包测量值量化的双级控制系统,考虑了通信网络的不稳定性,用满足贝努力二项分布的随机变量描述数据丢包,考虑了对状态观测器和反馈控制同时进行量化的情况并且使状态误差系统满足随机稳定性和H_∞性能。最后,用一个仿真实验验证了该算法的有效性和可行性。3.针对状态重置的反馈控制系统,通过分析对数量化器的特性,设计了状态重置的观测器,并用该观测器有效的降低了量化器对系统的影响。由Lyapunov方法证明状态重置技术的引进不会影响闭环系统的稳定性。基于线性矩阵不等式,得到了观测器增益的算法。最后,用一个仿真实验验证了态重置的观测器比标准观测器能更好的降低了量化器对系统的影响。