网控实验报告 陈思哲 张沛东 谢敬鱼1

【网络控制系统】网络控制系统是一种基于通信网络连接的分布式控制系统，其中控制信号的传输与处理受到网络效应的影响，例如延迟、丢包和带宽限制。在本实验报告中，研究对象是一个具有随机丢包特性的网络化控制系统。 【丢包率】丢包率是衡量网络传输质量的一个关键指标，表示在网络传输中数据包被丢失的比例。在本实验中，丢包被模型化为伯努利过程，意味着每个数据包独立地以概率p丢失。丢包率p的大小直接影响网络控制系统的性能和稳定性。 【LMI技术】线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities，LMI）是控制理论中的一种工具，用于求解控制系统的设计问题，例如稳定性分析和控制器设计。在本实验中，LMI技术被用来在不同的丢包率p下设计动态输出反馈控制器，确保闭环系统的均方稳定性。 【动态输出反馈控制器】这种控制器根据系统的动态输出来调整控制输入，以达到期望的系统性能。在存在丢包的网络控制系统中，设计这样的控制器尤为重要，因为它能够补偿由于网络效应导致的不确定性。 【Truetime仿真工具】Truetime是一个专门用于模拟网络控制系统的时间延迟和不确定性影响的软件。它包含内核模块、网络模块、无线网络模块、电池模块、发送模块和接收模块等，可以模拟事件驱动的控制系统，并分析时间不确定性对控制性能的影响。 【系统状态变量】在本实验中，系统状态变量指的是描述系统动态行为的变量，例如状态方程中的变量x。通过Truetime，可以观察在不同丢包率条件下，这些状态变量随时间的变化。 【输出变量】输出变量是系统对外部环境的响应，如传感器测量值或执行器的输出。在丢包环境下，输出变量的稳定性受到影响，需要通过控制器进行校正。 【控制输入】控制输入是控制器产生的信号，用于改变系统的状态。在本实验中，Truetime将模拟控制输入如何随时间变化，以及如何受到丢包率影响。 【仿真结果】实验结果将展示在两种丢包率下，系统状态变量x(t)、输出变量y(t)、动态输出反馈控制器状态κ(t)和控制输入u(t)的随时间变化曲线。此外，还将探讨随机丢包概率对κ(t)的影响。 通过这个实验，学生将深入理解网络控制系统的运行机制，掌握MATLAB和Truetime的仿真技巧，并了解丢包率如何影响网络控制系统的稳定性和性能。这有助于未来设计更加鲁棒和适应网络效应的控制策略。