針對有界隨機丟包的網絡化控制系統(tǒng)的分析.pdf

1、近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的點對點控制系統(tǒng)結構逐漸被網絡化控制系統(tǒng)（Networked Control Systems，NCSs）所取代。NCSs通過通信網絡來交換智能節(jié)點（傳感器、控制器和執(zhí)行器）之間的信息，與傳統(tǒng)的點對點控制系統(tǒng)相比，NCSs具有增加系統(tǒng)的可維護性和擴展性以及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性等優(yōu)點。目前，NCSs已成為控制領域的一個熱點研究課題。
　　然而，通信網絡的引入也給控制系統(tǒng)的設計帶來了許多限制，智能

2、結點（如傳感器、控制器和執(zhí)行器）之間必須通過帶寬有限的通信網絡交換信息。而其中的一個問題就是由數(shù)據(jù)包碰撞或節(jié)點競爭失敗引起的數(shù)據(jù)包丟失。當網絡中發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失時，網絡中的節(jié)點無法及時的更新控制信號，從而導致系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)。本文針對一類具有有界隨機丟包的網絡化控制系統(tǒng)，分析丟包過程的不同參數(shù)與網絡化控制系統(tǒng)性能之間的關系。本文的主要工作如下：
　　1.分析了描述丟包過程的兩個參數(shù)：丟包率（packet loss probabi

3、lity，PLP）和最大連續(xù)丟包數(shù)（maximal number ofconsecutive packet loss,MNCPL）與網絡化控制系統(tǒng)之間的關系。首先分別采用隨機系統(tǒng)法和確定性方法，建立起描述丟包率與網絡化控制系統(tǒng)的定量關系的系統(tǒng)模型。接著針對最大連續(xù)丟包數(shù)，利用時滯系統(tǒng)方法給出了一種解決思路，并簡要介紹了其他建立最大連續(xù)丟包數(shù)與NCSs性能之間關系的方法。
　　2.研究了一類具有有界隨機丟包的網絡化控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋

4、控制。通過將網絡化控制系統(tǒng)建模為一類具有有限子系統(tǒng)的離散時間切換系統(tǒng)，導出保證NCS指數(shù)穩(wěn)定并具有給定保性能水平的狀態(tài)反饋控制器存在條件。最后通過求解一個凸優(yōu)化問題得到相應的狀態(tài)反饋控制器的設計方法。
　　3.研究一類具有有界隨機丟包的網絡化控制系統(tǒng)的輸出反饋控制器設計方法。當系統(tǒng)中發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失時，根據(jù)網絡中丟包產生的位置的情況分別建模分析丟包發(fā)生時的系統(tǒng)狀態(tài)，并進一步將網絡化控制系統(tǒng)視為同時具有穩(wěn)定和不穩(wěn)定子系統(tǒng)的切換系統(tǒng)。進