網絡化控制系統(tǒng)的自適應方法.pdf

1、近年來，通過數據網絡實現控制，即網絡化控制系統(tǒng)已經日漸成為一個極具挑戰(zhàn)性和富有前景的研究領域。通過網絡實現閉環(huán)的控制系統(tǒng)定義為網路化控制系統(tǒng)。研究網路化控制系統(tǒng)時，我們通常需要考慮這樣一個問題：是否有足夠的通信帶寬將信息反饋到控制器，然后再將控制指令送到執(zhí)行器并作用于被控對象上？在信息傳輸的過程中可能出現時延。更有甚者，一些數據包在傳輸過程中不僅發(fā)生時延，還可能會丟失。這些現象可能會導致傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，同時也使得網絡化控制系統(tǒng)的分

2、析較之傳統(tǒng)控制系統(tǒng)顯的更加復雜。本論文研究了如何將自適應控制理論應用于網絡化控制系統(tǒng)。
　　 本文研究了線性定常網絡化控制系統(tǒng)的自適應控制問題，其目的是為存在網路時延和丟包的線性定常網絡化控制系統(tǒng)設計狀態(tài)反饋自適應控制器，并使之可以容忍執(zhí)行器故障。具體而言，就是要確定保持系統(tǒng)穩(wěn)定的采樣周期、網絡時延、丟包率的上界。研究結果表明采樣周期、網絡時延和丟包的上界是時變的并且是可以在線估計。本文在設計控制器時無需對系統(tǒng)模型離散化，而是在

3、連續(xù)時間域進行分析。
　　 首先，本文研究了無時延和丟包的網絡化控制系統(tǒng)的自適應鎮(zhèn)定問題，得到了保證自適應網絡化控制系統(tǒng)穩(wěn)定的關于傳輸周期的充分條件。接著，將時延因素考慮了進來。在論文中考慮了兩種來源的時延：傳感器到控制器的時延和控制器到執(zhí)行器的時延。由于自適應控制器是時變控制器，兩種來源的時延不能夠合并，這使得本文中的分析工作遠比文獻中對確定性系統(tǒng)的分析困難。文中基于時延相關方法得到了時延的上界，對小于該上界的時延，閉環(huán)自適應

4、網路化控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定。
　　 由于信息包丟失是引起網絡化控制系統(tǒng)不穩(wěn)定和造成性能不佳的潛在因素，本文研究并給出了存在信息包丟失時的網絡化控制系統(tǒng)的自適應鎮(zhèn)定方法。同樣，由于得到的自適應控制器是時變的，在傳感器至控制器通道和控制器至執(zhí)行器通道同時存在丟包也使得問題遠比文獻中的方法復雜。
　　 同時考慮時延和丟包是一項有趣的研究工作。在本文中，研究了同時存在時延和丟包的自適應網絡化控制系統(tǒng)問題。由于自適應控制器的時變特性，

5、雙通道存在時延和丟包同樣也使得分析工作更加復雜。
　　 最后，研究了存在未知執(zhí)行器故障的狀態(tài)反饋自適應控制器設計問題，這些故障描述成為以未知的固定值，在未知時刻發(fā)生的未知輸入。研究中考慮了在自適應反饋環(huán)中插入數據網絡后，傳輸時延與數據包丟失對網絡化控制系統(tǒng)帶來的障礙。
　　 提出了自適應執(zhí)行器故障補償器存在的充分條件。
　　 文中給出的控制器的數學證明主要依靠李雅譜若夫穩(wěn)定性判據。研究結果表明，自適應控制器的自適