基于事件触发和T-S模糊模型的网络控制系统的分析和设计

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本文将网络控制系统中的节点驱动方式设计为事件触发机制,从而达到节省网络资源的目的。由于现代科技的迅速发展,网络控制系统在许多领域的使用越来越普遍。在网络控制系统中往往采用传统的周期采样信号方式,这种采样方式在系统处于稳定运行时会继续周期性地执行任务,这样必然会造成资源的浪费也会增加网络运输负载,而且当网络带宽有限时还会影响系统的稳定性和其他运行性能。因此,为了解决这一问题,人们引入了事件触发机制,即控制系统在满足一定性能条件下,节点信息按照预先设定的阈值条件来决定是否发送,其中预先设定的阈值条件被称之为事件触发机制,这种方式的信号采样能够有效地节省网络资源。本文考虑网络丢包等不确定参量对网络控制系统的影响,利用T-S模糊模型对非线性系统建模,进行非线性网络控制系统的建模、分析以及控制器设计等研究。主要研究内容如下:(1)相对于已有的关于跟踪控制的研究,本文第三章采用事件触发机制,这样能够更好的节约网络带宽。通过T-S模糊模型对系统进行建模,研究一类基于事件触发的非线性网络控制系统跟踪控制,采用事件触发机制策略,同时采用Bernoulli模型描述数据丢包的问题,使系统在给定跟踪性能要求下,被控对象的状态能较好地跟踪被跟踪对象的状态。(2)本文第四章提出基于时变采样数据的系统输出的事件触发策略来降低采样数据传输量。当采样周期前后相同时,该事件触发机制可以看作是周期采样事件触发机制,因此本文的事件触发机制应用范围更广。在这种事件传输策略下,考虑数据传输通道是不理想的,存在数据丢包现象,采用了Markov跳变模型来描述网络丢包现象,相对于Bernoulli模型,Markov跳变模型更为复杂,它考虑是否丢包的同时还引入了转移概率矩阵,可以对丢包进行更准确的描述。(3)相对于前面两章只考虑了在控制器的一侧添加事件触发机制,本文的第五章在传感器和控制器端都加入事件触发机制,同时考虑数据信息在网络传输时的丢包现象,对基于双侧事件触发机制和T-S模糊模型的非线性网络控制系统的稳定性进行了研究。同样利用T-S模糊模型对被控对象进行建模,并通过PDC技术对状态反馈控制器进行设计,再通过Lyapunov-Krasovskii泛函方法结合线性矩阵不等式(LMI)给出了保证系统均方稳定存在的充分条件。研究结果表明,同时在传感器端和控制器端采用事件触发机制,通过设计控制器能使使系统能够稳定的同时更加的节省网络带宽。
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