一类网络控制系统的H∞鲁棒控制研究

作     者：安敬涛 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：屈百达

授予年度：2015年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：网络控制系统 鲁棒H∞控制 线性矩阵不等式 Lyapunov-Krasovskii泛函 

摘      要：随着网络信息技术的发展以及对控制系统的要求日益提高,网络控制系统引起了人们的注意。网络控制系统(NCS)和传统的控制系统相比有很多优点,比如方便维护、成本低、容易实现资源共享等。但是由于网络的引入,网络带宽和承载能力等条件的限制,网络控制系统也出现了一些问题,比如常见的网络时延、数据丢包等,这会使得系统的性能变差,甚至系统的稳定性也受到影响,使得分析变的更加复杂。本文主要讨论了网络控制系统的稳定性,非脆弱保性能H∞控制以及鲁棒H∞滤波器的设计等问题。1、研究具有时变结构不确定性的NCS稳定性分析和控制器设计方法。利用零阶保持器,将包含网络时延和数据丢包的网络控制系统建模为闭环时变时滞系统模型,将时滞区间进行分割,分别构造Lyapunov-Krasovskii泛函。在泛函求导过程中保留导数项,利用不等式对其进行处理,对网络控制系统的稳定性进行研究。在后面的求解时,使用改进的锥补线性化方法(ICCL)求解出了网络控制系统的镇定控制器和最大允许时延上界。最后的算例仿真说明了方法的有效性。2、研究网络控制系统的非脆弱保性能鲁棒H∞控制问题。考虑控制器具有参数增益摄动的网络控制系统,在构造Lyapunov-Krasovskii泛函的时候,把时延的上界和下界充分考虑进去,利用自由权矩阵的方法处理泛函导数的交叉项,并利用函数的凸性,对不等式进行变换,使得系统稳定并满足一定的鲁棒H∞性能指标,在此基础上得到了非脆弱保性能H∞控制器。章节后面的例子说明了提出的方法是有效的。3、研究网络控制系统的鲁棒H∞滤波器的设计。针对具有参数不确定的网络控制系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函以及积分不等式对泛函的导数项进行处理,对系统的鲁棒H∞性能进行分析,在此基础上得到了鲁棒H∞滤波器的设计方法,最后的算例说明了该方法的有效性。