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输入饱和受限的网络控制系统分析与设计

王庆领  
【摘要】: 网络控制系统是通过控制网络实现闭环控制的反馈控制系统。它有很多的优点,然而网络的存在会引起时延,还有系统固有的饱和特性,这些都会使系统建模和分析变得复杂。论文在分析了时延、饱和的处理方法的基础之上,结合最优线性二次型、线性矩阵不等式、时滞依赖等理论,研究了存在固定时延、时变时延、输入饱和的网络控制系统的分析和控制方法。 (1)针对固定时延不大于一个采样周期的网络控制系统,采用线性变换处理系统状态时延,并建立了在控制器为事件驱动,执行器为时间驱动条件下的数学模型,采用最优线性二次型方法设计离散最优控制器,并得出网络控制系统的指数稳定结论;针对固定时延不大于一个采样周期,且存在输入饱和受限的网络控制系统,采用对角矩阵法处理饱和环节,最优线性二次型方法设计离散最优控制器,并得出网络控制系统局部指数渐进稳定时的最大吸引域和离散最优控制器结论。 (2)针对时变时延不大于一个采样周期的网络控制系统,采用奇异矩阵方法处理系统状态时延,并建立了在控制器、执行器都为事件驱动条件下的数学模型,采用时滞系统理论中的时滞依赖方法设计控制器,并得出网络控制系统在Lyapunov意义下的渐进稳定结论。 (3)针对时变时延不大于已知的最大时延,且存在输入饱和受限的网络控制系统,采用凸组合法处理饱和环节,时滞系统理论中的时滞依赖方法设计控制器,并运用线性矩阵不等式得出网络控制系统在Lyapunov意义下的渐进稳定结论。 最后,我们将本文提出的时延饱和网络控制系统的处理方法进行仿真,通过实验数据分析,这些方法能够很好的解决时延及饱和引起的系统稳定问题,以及网络控制系统中带有非线性环节时系统控制器设计的可行性和有效性问题。


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