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收稿日期 :2007 - 05 - 25
基金项目 :国家自然科学基金(60574011)
作者简介 :李宁(1980—) ,女 ,博士研究生 ,主要从事混沌与分叉、网络控制研究 .
文章编号 :1671 - 2021(2007)06 - 1044 - 05
一类长时延网络控制系统的无源控制
李 宁
1
,孙 海 义
2
,赵 津 津
3
(1. 东北大学系统科学研究所 ,辽宁 沈阳 110004 ;2. 沈阳建筑大学理学院 ,辽宁 沈阳 110168 ;
3 .辽宁工业大学计算机学院 ,辽宁 锦州 121001)
摘 要 :目的 将无源控制引入网络控制系统 ,研究一类长时延网络控制系统的无源控制问题 .
方法 运用线性矩阵不等式(
LMI
)和
Lyapunov
理论 ,推导闭环系统渐近稳定且满足无源性的
充分条件及无源控制器的设计方法 .结果 提出了一类长时延网络控制系统的模型 ,分析了闭
环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件 ,并给出无源控制器的设计方法 .结论 通过设计无
源控制器 ,使长时延网络控制系统的性能有了很大改善 ,通过
Matlab
数值仿真算例 ,证明了分
析方法和结论的有效性 .
关键词 :网络控制系统 ;长时延 ;无源控制 ;
Ly apun o v
函数 ;线性矩阵不等式
中图分类号 :
TP
273 文献标识码 :
A
随着控制系统规模日益扩大、控制科学、计算
机网络及通信技术的日益发展和交叉渗透 ,网络
控制系统的应用越来越广泛 ,控制系统结构越来
越复杂 ,对系统控制性能的要求也越来越高 .通过
通讯网络代替传统的点对点式的连接方式构成的
闭环控制系统,称为网络控制系统(
Networked
Cont rol Systems
,简记为
NCS
)
[1]
.相对传统的点
对点式的控制系统 ,网络控制系统有成本低、安装
维护简便、系统灵活性高、便于进行故障诊断等优
点.
NCS
中存在信息传输时延、噪声干扰等问题 ,
会降低系统的性能 ,甚至导致系统失稳 ,使得传统
的控制理论必须重新评估后才能应用于
NCS
中.
近年来 ,把对利用了系统增益的
H
∞
控制引
入了网络控制系统 ,并取得了一系列成果
[2 - 3]
,
但对于将提取了相位信息的无源控制引入网络控
制系统却未见报道 .无源性是网络理论中的一个
重要概念 ,它表示耗能网络的一种性质 ,无源网络
只是消耗能量而不会自己产生能量 ,这对于网络
的稳定性研究很重要 ,网络系统无源可以保持系
统的内部稳定 ,对于存在干扰的系统来说 ,为了使
得系统内部稳定 ,可以依靠无源性理论来构造反
馈控制器 ,使得相应的闭环系统无源而保持内部
稳定 .因此 ,它具有一定的实际背景 ,有关无源性
理论方面 ,近年来 ,许多学者已做了大量工作 .冯
纯伯等
[4]
讨论了非线性系统的无源性 ,取得了许
多开创性成果 ;俞立
[5]
等讨论了不确定线性系统
的鲁棒无源控制问题 ;
Ni cule s cu
等
[6]
讨论了线性
时滞系统的无源控制问题 .笔者将无源控制引入
网络控制系统 ,研究了一类长时延网络控制系统
的无源控制问题 .假设网络控制系统的传感器为
时间驱动 ,控制器和执行器为事件驱动 ,建立起一
类不存在数据包丢失及数据时序错乱的长时延线
性离散系统 ,并将无源控制引入网络控制系统 ,运
用线性矩阵不等式(
LMI
)和
L y a pun ov
理论 ,推导
出无源控制器的设计方法 ,通过
Matlab
数值仿真
算例 ,证明了分析方法和结论的有效性 .
1 问题描述
网络控制系统的结构如图 1 所示 ,图中
x
为
被控对象的状态 ,
z
为被调输出 ,
u
为控制输入 ,
2007年11月
第23卷第6期
沈阳建筑大学学报(自然科学版)
Journal of Shenyang Jianzhu Univ ersity
(
Natural Science
)
Nov
. 2007
Vol
.23 ,
No
.6