基于事件触发的网络化控制系统研究

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网络化控制系统(Networked Control Systems,即NCSs),是通过网络信道将控制系统各元件连接起来的闭环反馈控制系统。网络化控制系统信息传输具有可靠性、经济性和易维护等优点,广泛应用于工业过程控制、智慧电网、智能交通等领域。但是,网络化控制系统也存在信息庞杂、网络诱导时延、网络带宽资源和承载力有限的特点,可能导致系统性能下降甚至使系统不稳定。事件触发传输机制仅传输与最近事件触发数据的差值满足阈值条件的采样数据,能够减少网络中的数据量,提高网络资源利用率。本文主要工作如下:(1)研究了具有通信时延的事件触发网络化控制系统。首先,针对所研究的网络化控制系统给出了一个基于事件触发的信息传输机制,通过引入人工时延对NCS中不确定的事件触发间隔的系统动态进行了建模。对人工时延和网络诱导时延进行了深入分析,将其范围划分为两个比较小的区间。其次,结合量化误差带来的影响,建立了量化机制下的闭环网络化控制系统模型。利用Lyapunov泛函方法得到了系统一致最终有界的充分条件,并设计了相应的控制器。(2)对具有信道势约束的事件触发分布式控制系统进行了研究。首先,给出了分布式控制系统的事件触发传输机制,利用李雅普诺夫泛函方法对系统进行了稳定性分析和状态反馈控制器设计。在此基础上,考虑了分布式控制系统的信道势约束,并将其转换为控制器增益K的行稀疏约束条件。采用混合整数规划的方法,对分布式控制系统设计了满足行稀疏约束条件的控制器。
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