带有通信能量约束的网络控制系统的H∞控制

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近年来,随着网络控制系统研究成果的进一步成熟,其重要结论也逐渐应用于现代工业控制中。在无线传感器网络应用中,大部分传感器由电池提供能量,这使得传感器仅有有限的能量可用于信息的收集与传输。所以,对于传感器来说,能量是重要的稀缺资源。现今,大部分商用无线传感器配置了不同能量级传输数据。传感器采用高能量级传输信息能够保证更为可靠的数据流,采用低能量级传输信息将导致不可靠的数据流,使得数据包丢失、传输时滞等现象发生。然而在现存文献中,既能够合理利用传感器能量又能够保证一定的系统性能的控制设计的研究仍然很少。因此,考虑传感器通信能量约束影响的网络化控制设计的研究具有重要的理论价值和工业应用价值。本文的主要研究工作如下:在第一章中,简要介绍了本文主要的研究工作,此工作重要的理论价值和应用价值,以及国内外研究现状。在第二章中,研究了带有传感器通信能量约束的网络控制系统的鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题。分析了传感器通信能量约束对系统性能的影响,一般传感器可使用不同能量级传输信息,而使用不同能量级传输信息导致不同的随机丢包率。将网络控制系统建立为带有随机参数的闭环系统,以线性矩阵不等式的形式,给出保证网络闭环系统随机均方指数稳定的充分条件,并给出带有给定的和最优的干扰抑制水平的鲁棒H∞状态反馈控制器设计方法。最后,以稳压电源系统(UPS)的网络控制问题为例,说明本章分析结果是合理的,所给出的控制方法的有效性。在第三章中,研究了带有传感器通信能量约束的网络控制系统的鲁棒H∞动态输出反馈设计问题。工业系统中,系统的状态在很多情况下是不可量测的。本文采用了基于观测器的控制器设计方法。基于Lyapunov函数方法和观测器理论的设计方法,以线性矩阵不等式的形式,得到了保证闭环系统随机均方指数稳定的充分条件,并给出了带有给定的和最优的干扰抑制水平的鲁棒H∞动态输出反馈控制器设计方法。最后,以稳压电源系统(UPS)的网络控制问题为例,说明本章分析结果是合理的,所给出的控制方法的有效性。在第四章中,总结了本文的研究工作,进一步展望本文的后续研究工作。
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