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非线性网络控制系统滤波及基于观测器的输出反馈控制问题研究

李金烁  
【摘要】:网络控制系统(Network Control Systems,NCSs)是指控制器、传感器、执行器之间通过计算机网络进行通讯的控制系统。由于具有资源集中、成本低、易于维护等优点,网络控制系统正逐渐取代传统的控制系统成为控制系统发展的主流。然而,由于网络带宽的制约,NCSs不可避免地会产生量化、丢包、时延等问题。因此,研究NCSs,使其在量化、丢包、时延等问题的影响下,仍能保持良好的控制性能具有现实意义。本文以非线性网络控制系统为研究对象,研究其滤波及基于观测器的输出反馈控制问题。具体工作如下:首先,针对NCSs中的量化问题,研究T-S模糊系统的动态量化L_∞滤波问题。使用“一步法”设计全阶滤波器。利用线性矩阵不等式解耦技巧,将动态量化L_∞滤波问题转换成标准的线性矩阵不等式可行解问题,避免了额外设置矩阵参数。其次,考虑到所设计的动态量化L_∞滤波器的实用性,我们将在全阶滤波器设计的基础上,利用矩阵变换技巧设计L_∞降阶滤波器。所设计的L_∞降阶滤波器存在的充分条件仍然以线性矩阵不等式的形式给出。通过仿真实验得到了满意的结果。再次,针对NCSs中的时滞和丢包问题,研究离散时间混合时滞系统的H_∞控制问题。考虑到系统状态的不可观测性,采用基于观测器的输出反馈形式,使用李雅普诺夫克拉索夫斯基方法,以线性矩阵不等式的形式给出控制器存在的充分条件。最后,对本文工作进行总结,并指出进一步研究的方向。


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