收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一类Lipschitz非线性随机网络化控制系统稳定与控制

李建国  
【摘要】: 网络化控制系统(Networked Control System,简称NCS)的研究已经成为当前自动化领域中的一个热点,网络化控制系统是一种通过共享的通讯网络将传感器,执行器和控制器连接在一起的分布式控制系统。将网络引入控制系统,连接智能现场设备和自动化系统,实现了现场设备控制的分布化和网络化,加强了现场控制和上层管理的联系,从而改善了生产过程的安全性、可靠性、效率和消耗等性能。网络的引入同时也产生了一些新问题:例如网络时延、数据丢包等。众所周知,实际系统中常存在非线性,且许多实际非线性系统满足Lipschitz条件,如含有三角函数非线性项的机器人或飞行器控制系统等。Lipschitz非线性系统是指系统中关于状态与输入的非线性环节相对于系统的状态变量满足Lipschitz条件的非线性系统。因此关于Lipschitz非线性网络化控制系统的研究在理论和应用上是非常重要的,同时也是非常具有代表性和挑战性的问题。本文主要针对一类存在随机数据丢包或随机网络诱导时延的Lipschitz非线性网络化控制系统的指数稳定和控制器设计进行了深入的探讨和研究。 首先,本文全面而简要地介绍了NCS的起源、发展、特点以及目前的研究现状。详细地分析了NCS中的若干基本问题、典型研究方法,同时提出了本文对NCS相关研究工作的观点和看法,主要的研究工作包括: 1.针对传感器-控制器和控制器-执行器通道存在随机数据包丢失的Lipschitz非线性网络化控制系统,用满足Bernoulli分布的二进制切换序列来描述随机数据包丢失,并建立模型。依据李雅普诺夫稳定性理论,给出了一个基于线性矩阵不等式(LMI)的闭环系统均方指数稳定的充分条件。进一步地给出了使闭环非线性网络控制系统均方指数稳定,且满足指定H_∞性能指标的基于观测器的动态输出反馈控制器存在的充分条件,给出了设计基于观测器的控制器的线性矩阵不等式(LMI)方法,并转化为一类具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解建立的凸优化问题得到Lipschitz非线性网络化控制系统的扰动抑制最优控制器。最后用一个数值算例验证了提出的方法的有效性。 2.针对传感器-控制器和控制器-执行器通道存在随机时延的Lipschitz非线性网络化控制系统,用满足Bernoulli分布的二进制切换序列来描述随机时延,并建立模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,给出了一个基于线性矩阵不等式(LMI)的闭环系统指数均方稳定的充分条件。进一步地给出了使闭环Lipschitz非线性网络控制系统均方指数稳定,且满足指定H_∞性能指标的基于观测器的动态输出反馈控制器存在的充分条件,给出了设计基于观测器的控制器的线性矩阵不等式(LMI)方法,并转化为一类具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解建立的凸优化问题得到Lipschitz非线性网络化控制系统的扰动抑制最优控制器。最后用一个数值算例验证了提出的方法的有效性。 3.针对具有独立随机丢包概率的多传感器Lipschitz非线性网络化控制系统,认为空间分布不同的多个传感器具有独立的工作特性,即每个传感器到控制器通道发生数据包丢失的概率是不同的,也是互相独立的。同时考虑传感器-控制器和控制器-执行器通道的随机丢包,用满足Bernoulli分布的二进制切换序列来描述随机数据包丢失,并建立模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,给出了一个基于线性矩阵不等式(LMI)的闭环系统均方指数稳定的充分条件。进一步地给出了使闭环Lipschitz非线性网络控制系统均方指数稳定,且满足指定H_∞性能指标的基于观测器的动态输出反馈控制器存在的充分条件,给出了设计基于观测器的控制器的线性矩阵不等式(LMI)方法,并转化为一类具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解建立的凸优化问题得到Lipschitz非线性网络化控制系统的扰动抑制最优控制器。最后用一个数值算例验证了提出的方法的有效性。 4.针对具有独立随机时延概率的多传感器Lipschitz非线性网络化控制系统,认为空间分布不同的多个传感器具有独立的工作特性,即每个传感器到控制器通道发生时延的概率是不同的,也是互相独立的。同时考虑传感器-控制器和控制器-执行器通道的随机时延,用满足Bernoulli分布的二进制切换序列来描述随机时延,并建立模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,给出了一个基于线性矩阵不等式(LMI)的闭环系统均方指数稳定的充分条件。进一步地给出了使闭环Lipschitz非线性网络控制系统均方指数稳定,且满足指定H_∞性能指标的基于观测器的动态输出反馈控制器存在的充分条件,给出了设计基于观测器的控制器的线性矩阵不等式(LMI)方法,并转化为一类具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解建立的凸优化问题得到Lipschitz非线性网络化控制系统的扰动抑制最优控制器。最后用一个数值算例验证了提出的方法的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 任洁;陆国平;;一类Lipschitz奇异摄动系统的观测器设计[J];南通大学学报(自然科学版);2009年03期
2 徐柳静;彭定涛;王鑫;;一类非Lipschitz约束优化的最优性条件[J];贵州大学学报(自然科学版);2017年02期
3 梁青;;非Lipschitz条件下反射倒向随机微分方程解的性质[J];海南师范大学学报(自然科学版);2016年02期
4 张霞;徐义红;;局部Lipschitz模糊函数的性质及广义方向导数[J];吉林大学学报(理学版);2015年05期
5 王丽;徐明跃;;拟单边Lipschitz非线性系统的自适应观测器设计[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2013年05期
6 李斌;薛西峰;;Lipschitz条件下混合单调算子对的不动点及其应用[J];纯粹数学与应用数学;2012年06期
7 徐铭鞠;徐明跃;;基于拟单边Lipschitz条件的非线性系统观测器设计[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2012年03期
8 田德建;江龙;邓芳;;系数为广义左Lipschitz的倒向随机微分方程解的存在性[J];华东师范大学学报(自然科学版);2010年03期
9 陈峥立;曹怀信;;关于矩阵值Lipschitz代数的子代数研究[J];陕西师范大学学报(自然科学版);2009年05期
10 孙丹丹;;非Lipschitz条件下带扰动倒向随机微分方程的比较定理[J];甘肃联合大学学报(自然科学版);2009年06期
11 任永;夏宁茂;;非Lipschitz条件下带跳倒向随机微分方程解的稳定性[J];华东理工大学学报(自然科学版);2007年03期
12 李艳晓;李恒;袁可红;;似尘的图递归集的Lipschitz等价[J];长春工业大学学报(自然科学版);2007年03期
13 贾广岩;;系数为左Lipschitz的倒向随机微分方程解的存在性[J];数学年刊A辑(中文版);2007年05期
14 徐义红;刘三阳;;(h,)-Lipschitz函数及其广义方向导数和广义梯度[J];数学物理学报;2006年02期
15 韩宝燕;朱波;;非Lipschitz条件下倒向随机微分方程的比较定理[J];山东理工大学学报(自然科学版);2006年03期
16 韩宝燕;;非Lipschitz条件下带跳的倒向随机微分方程的比较定理[J];聊城大学学报(自然科学版);2006年03期
17 任永;秦衍;;非Lipschitz条件下倒向随机微分方程解的稳定性[J];山东大学学报(理学版);2006年06期
18 孙信秀;;非Lipschitz条件下倒向随机微分方程的比较定理(英文)[J];徐州师范大学学报(自然科学版);2005年04期
19 褚玉明;拟共形映射和Lipschitz条件[J];湖州师范学院学报;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 金辉宇;康宇;殷保群;;局部Lipschitz系统的采样控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 傅勤;;准单边Lipschitz非线性系统的反馈控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 周云龙;孙斌;程旭丽;;气液两相流压差信号的Lipschitz指数分析[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
4 金淦;叶思源;;动力系统关于闭集的Lipschitz半稳定性[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
5 金淦;;广义控制系统在两种度量意义下的Lipschitz稳定性[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
6 邵克勇;于显利;高宏宇;杨圆圆;;一类时滞不确定非线性系统的鲁棒耗散控制[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李建国;一类Lipschitz非线性随机网络化控制系统稳定与控制[D];上海交通大学;2010年
2 岳超;非全局Lipschitz条件下随机微分方程数值方法的强收敛性和稳定性[D];华中科技大学;2015年
3 王赢;非Lipschitz倒向随机微分方程及其相关问题研究[D];山东大学;2010年
4 陈想;一阶拟线性双曲组的Lipschitz连续解及其精确能控性与能观性[D];复旦大学;2012年
5 霍鑫;基于非光滑Lipschitz曲面的控制设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 李明华;向量优化问题解集的广义可微性和Lipschitz性质[D];重庆大学;2011年
7 杨志昊;具有非Lipschitz系数的中立型随机泛函微分方程[D];中南大学;2010年
8 张圆;自相似集的Lipschitz等价和高维Frobenius问题[D];华中师范大学;2015年
9 班立群;Banach空间中广义凸多面体集上参数变分不等式系统的Lipschitz稳定性研究[D];东北师范大学;2012年
10 张文;Lipschitz映射的可微性和Banach空间的凸集嵌入[D];厦门大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李娜;Lipschitz非线性网络化控制系统鲁棒故障检测研究[D];燕山大学;2013年
2 刘永利;局部Lipschitz条件下倒向随机微分方程生成元的表示定理[D];华中科技大学;2008年
3 李浩;非线性Lipschitz-α算子半群生成元的存在性[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 徐铭鞠;基于拟单边Lipschitz条件的非线性系统观测器设计[D];哈尔滨师范大学;2013年
5 诸峰;具有Lipschitz约束条件的系统观测器的设计与研究[D];苏州大学;2009年
6 黄玲娣;加权解析Lipschitz空间的等价模与复合算子[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2004年
7 王霞;非Lipschitz随机微分方程的逼近[D];华中科技大学;2005年
8 许春蕊;齐型空间上的Lipschitz空间及交换子[D];河北师范大学;2002年
9 李素斐;Lipschitz条件在凸函数中的应用[D];重庆理工大学;2011年
10 钱静静;非Lipschitz条件的倒向随机微分方程和g-期望[D];山东科技大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978