随着网络化控制技术的高速发展,网络化控制已经成为当前自动控制领域中重要的研究方向之一。虽然网络化控制系统具有节约成本,模块化设计,资源共享,配置灵活,易于扩展、升级和维护等诸多优点,但由于网络的通讯能力有限,传输信号在基于数字通讯的信道中进行传输不可避免会发生传输时滞、量化、丢包以及乱序等网络诱导缺陷,这会使网络化控制系统的性能变差,甚至带来系统不稳定等问题。针对网络化控制系统的研究主要集中在探索有效的控制方法来克服上述网络诱导缺陷。而实际中,这些网络诱导缺陷的程度是变化的,具体表现为信号传输时滞的时变性、丢包率的可变性和不确定性、量化密度的变化和主信道和冗余信道之间发生切换而带来网络参数的变化。这些动态给网络化控制系统的分析与综合带来了新的挑战。本文将探讨在通讯能力变化下的一类非线性网络化控制系统的稳定性问题以及控制与滤波问题。其中导致网络化控制系统通讯能力发生变化的因素被考虑为时变的信号传输时滞、不确定的丢包率、变化的量化密度以及冗余信道的使用而带来的信道切换。由于在现实中绝大多数控制系统都是非线性系统,为此本文的研究对象是非线性网络化控制系统,并通过Takagi–Sugeno(T–S)模糊模型对非线性系统进行建模。论文的主要内容及研究成果将由以下部分构成:第2章在考虑时变时滞和不可靠的通信链路的情况下,研究了一类离散时间T–S模糊Markov跳跃系统的H∞控制问题。假设数据在被控对象与控制器之间传输时发生的随机丢包现象满足Bernoulli分布,并且丢包发生的概率是不确定的。同时考虑丢包率的上下界不对称于丢包率的基准值。通过二项逼近法逼近时变时滞项并将闭环系统写成闭环互联的形式,运用比例小增益定理,并采用既依赖于系统模态又依赖于模糊参数的Lyapunov–Krasovskii泛函,待求的模态依赖的H∞控制器存在的条件被推导出,使得闭环系统随机稳定并达到给定的H∞性能指标要求。本章所提出的理论的有效性通过单连杆机械臂模型这一实际算例得到验证。第3章解决了一类含有时变时滞的离散时间T–S模糊系统的分布式滤波问题。其中考虑了传感器之间有冗余信道,且主信道与冗余信道中的数据丢包现象为相互独立的Bernoulli随机过程,同时也考虑了不确定丢包率这一实际现象。通过二项逼近方法处理时变时滞项并将分布式滤波误差系统写成闭环互联的形式,并基于比例小增益定理,建立待求的分布式滤波器存在的充分条件,使得分布式滤波误差系统随机稳定并达到所要求的平均H∞性能指标。最后通过改进的Henon系统这一算例证明了使用冗余信道的优越性。第4章研究了带有时变的信号传输时滞和量化效应的一类T–S模糊仿射系统的异步H∞滤波问题,其中所谓的异步现象是由系统状态与滤波器状态位于状态空间中被划分的不同区域而导致的,量化密度可以被调节以满足不同时刻的系统性能需求。通过将滤波误差系统转换成由两个互联系统构成的输入输出形式,构建分段Lyapunov–Krasovskii泛函,运用比例小增益定理和S-procedure,建立待求的分段滤波器存在的充分条件,以保证闭环互联形式的滤波误差系统渐近稳定并满足规定的H∞性能指标。最后通过倒立摆实例来证明理论的有效性和可变量化密度的优越性。