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奇异系统的网络脉冲控制问题是综合奇异系统理论,网络控制理论和脉冲控制理论的一种控制技术。本论文正是结合这几种相关理论成果研究了奇异网络系统的脉冲控制器的设计问题,分别考虑在网络传输过程中的一些特有现象:网络时延、数据丢包、信号量化等情况出现时,如何设计脉冲控制器或者量化控制器来保证系统的稳定性。
本论文的主要研究内容和创新性工作如下:
1)研究了具有丢包的线性连续奇异网络系统和离散奇异网络系统的脉冲控制器的设计问题。给出了当网络中同时存在传输时延和数据丢包时线性奇异系统的脉冲控制器的设计方法。利用该设计方法,可以保证闭环奇异系统在容许的不确定范围内是指数稳定的。运用李雅普诺夫函数理论和Halanay引理,考虑网络传输过程中具有丢包,时延等情况下,得到了使得系统指数稳定的充分条件。
2)研究了具有网络诱导时延和数据丢包的非线性奇异网络系统脉冲控制的指数稳定性问题。根据比较原理,得到了系统指数稳定的充分条件,并给出了脉冲控制器的详细设计过程。在该控制器的作用下,非线性奇异网络系统能够按照给定的衰减率实现指数稳定。
3)研究了具有Markov随机丢包的非线性奇异网络系统的脉冲控制器设计问题。首先建立了具有Markov随机丢包的非线性网络系统的数学模型,根据李雅普诺夫函数理论,考虑当系统连续丢失n个脉冲状态时,给出了使得非线性奇异网络系统渐近稳定的脉冲控制器的设计方法。
4)研究了基于信号量化的奇异网络脉冲系统的控制器设计问题。首先建立了连续非线性奇异网络脉冲系统的数学模型,考虑系统在同时具有数据丢包和信号量化情况下,反馈控制器的设计问题。给出了具有信号量化的连续非线性奇异脉冲系统渐近稳定的充分条件。该条件是一组代数矩阵不等式,反馈控制器的增益可以通过求解该不等式组得到。针对非线性离散奇异网络脉冲系统,给出了相应的基于信号量化和数据丢包的数学模型。根据李雅普诺夫函数理论,得到了使得具有脉冲干扰的非线性离散奇异系统渐近稳定的反馈控制器的设计方法。
5)对无线网络控制的仿真问题进行了研究。针对采用状态空间模型描述的几类无线网络控制系统,介绍了基于TrueTime的无线网络控制系统仿真程序的设计与实现问题。主要研究了当无线网络控制系统采用状态空间表达式描述,系统分别具有单输入多输出,网络诱导时延,数据丢包,时滞脉冲等特性时,利用TrueTime仿真工具箱,如何建立上述系统的无线网络控制仿真模型以及如何编写相应的控制代码.
6)探讨了基于TrueTime的无线网络功率控制仿真问题。利用TrueTime工具箱,以直流电机为对象,建立一个无线网络控制系统的仿真模型。通过对路径损耗函数的研究,表明改变节点的发射功率,可实现对无线网络控制系统节点的功率控制。