變采樣周期和數(shù)據(jù)包隨機丟失的NCS魯棒H_∞控制

摘要：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的點對點控制方式不同，數(shù)據(jù)傳輸具有時延和隨機丟包，且為了對信息資源進行合理的分配和調(diào)度常采用時變采樣方式。本文首先給出NCS的離散區(qū)間動態(tài)模型，該模型以Bernoulli分布序列描述NCS數(shù)據(jù)丟包的隨機性，并以不確定區(qū)間矩陣描述NCS的采樣周期與傳輸時延的時變性；在此基礎(chǔ)上，基于線性矩陣不等式（LMI）技術(shù)，給出具有時變有界采樣周期和數(shù)據(jù)隨機丟包NCS的魯棒H

SymboleB@ 控制器存在充分條件，且將控制器的求解問題轉(zhuǎn)化為一個有限維LMI凸優(yōu)化問題，便于數(shù)值計算。所設(shè)計的控制器可以保證系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且具有一定的H

SymboleB@ 擾動抑制水平γ。數(shù)值仿真表明提出控制器設(shè)計方法的有效性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) （NCS）；H_∞

SymboleB@ 控制；時變采樣周期；數(shù)據(jù)丟包；Bernoulli分布

中圖分類號：TP27文獻標(biāo)識碼：A

1引言

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）是將傳感器、執(zhí)行器、控制器等部件通過實時網(wǎng)絡(luò)連接在一起而形成的分布式控制系統(tǒng)[1]。NCS采用無線或有線網(wǎng)絡(luò)進行通信，在家庭生活、軍工制造等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。控制系統(tǒng)由于引入網(wǎng)絡(luò)而帶來便利的同時也帶來了傳輸時延、數(shù)據(jù)包丟失等網(wǎng)絡(luò)特有的問題[2]。A.Rabello最早提出將帶有丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)看成是帶有速率限制事件的漸近動態(tài)系統(tǒng)，從而解決帶有丟包NCS的建模問題。文獻[3]研究了NCS存在不確定時延和丟包問題時的穩(wěn)定性和擾動阻尼問題。此外，為了充分利用有限的CPU資源，現(xiàn)階段常見的調(diào)控手段即是采用變采樣的方式進行信息調(diào)度[4]。文獻[5]將系統(tǒng)建模為一類以時變采樣周期為不確定參數(shù)的離散時間系統(tǒng)，并設(shè)計出使該系統(tǒng)穩(wěn)定的狀態(tài)反饋控制器。

5結(jié)束語

本文中隨機數(shù)據(jù)丟包以Bernoulli分布序列描述，并以不確定區(qū)間矩陣描述NCS的采樣周期與傳輸時延的時變性，建立更貼近實際的離散動態(tài)模型。采用LMI技術(shù)，給出了具有時變有界采樣周期和數(shù)據(jù)隨機丟包NCS的魯棒H_∞

控制器存在充分條件，并將系統(tǒng)控制器的設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為一個有限維LMI凸優(yōu)化問題，設(shè)計出保證系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且具有一定的H_∞擾動抑制水平γ的控制器。最后通過數(shù)例仿真表明提出設(shè)計方法的有效性。

參考文獻

[1]Huo Zhihong， Fang Huajing. Reaearch on robust fault-tolerant control for networked control system with packet dropout[J]. Journal of System Engineering and Electronics， 2007， 18 （1） ：76-82.

[2]蔡云澤， 潘寧， 許曉鳴. 具有長時延及丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)H

SymboleB@ 魯棒濾波[J]. 控制與決策， 2010， 25（12）： 1826-1830.

[3]Hai Lin， Guisheng Zhai， Antsaklis. Robust Stability and Disturbance Attenuation Analysis of a Class of Networked Control Systems[J]. Proceeding of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control， Maui， Hawaii USA， December 2003：1182-1187.

[4]劉琦， 孔峰， 張雪林. 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的時變采樣周期及反饋調(diào)度策略[J]. 計算機工程與應(yīng)用， 2011， 47（16） ： 239-241.

[5]Xie Guangming，Wang Long. Stabilization of NCSs with time-varying Transmission Period [C] .IEEE International Conference on Systerm， Man and Cybernetics， 2005 ： 3759- 3763

[6]吳方向， 史忠科， 戴冠中. 動態(tài)區(qū)間系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性[J]. 控制理論與應(yīng)用， 2001，18（1）：113- 115.