具有丟包的網絡控制系統的時滯補償

施菲菲+黃玲+韓建偉

摘 要：針對具有丟包的網絡控制系統中存在誘導時延問題，提出一種時滯補償方法。首先將丟包建立為一個隨機伯努利序列，利用設計的預估控制器得到各個時延值對應的控制量；其次通過時延補償器選擇相應的控制器作用于被控對象，進而建立一個隨機系統模型；再者利用隨機系統Lyapunov穩定性理論對建立的網絡控制系統模型進行穩定性分析，求得補償控制器。最后進行數值仿真，仿真結果說明采用這種方法可以有效的克服長時延、數據丟包對系統造成的負面影響，改善系統的動態性能。

關鍵詞：誘導時延；丟包；時延補償器；隨機系統

DOI：10.15938/j.jhust.2017.03.007

中圖分類號： TP13

文獻標志碼： A

文章編號： 1007-2683（2017）03-0036-06

Abstract：For the network control system with datadropout and induced delay，this paper introduced a method of compensation. First the problem of packet loss can be modeled as a Bernoulli random sequence， a control prediction generator is then designed to calculate the controller for each different delay， and the delay compensation controller can choose the corresponding controller for the controlled object. And then we can get a random control system model. We will study the stability of the obtained system and the expression of the network delay compensation controllers according to Lyapunov stability theory. At last a simulation is designed to show that this method can effectively overcome the effect of long time delay and packet loss on the system， improve the dynamic performance of the system.

Keywords：induced delay； datadropout； delay compensation； random systems

圖2和圖3分別表示狀態X1和X2存在時延補償和沒有補償的結果圖。圖中線條曲線表示的是采用補償方法時系統狀態的變化曲線圖，加號曲線表示不采用補償方法，用單一控制器時系統狀態的變化曲線圖。從圖中可以看出，考慮到時延和丟包的時候，采用補償措施與不采用補償措施相比，系統的可以更快的趨于穩定，控制效果更好。

4 結 論

本文針對含有長時延、丟包的網絡控制系統，將丟包問題建模為伯努利過程，解決了具有時延補償的隨機閉環系統的穩定性分析問題。系統隨機漸近穩定的充分條件是一組線性矩陣不等式，同時設計了該網絡時延狀態反饋補償控制器，最后通過MATLAB仿真驗證了該控制方案的有效性。

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（編輯：溫澤宇）