基于觀測器的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)均方指數(shù)穩(wěn)定控制器設(shè)計(jì)

劉艷紅， 楊東偉

(鄭州大學(xué) 電氣工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

0 引言

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是具有分布式結(jié)構(gòu)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)按照一定傳輸協(xié)議通訊.但是網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中普遍存在時(shí)延和數(shù)據(jù)丟包等現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至不穩(wěn)定．目前國內(nèi)外研究人員針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制問題開展了大量研究工作．文獻(xiàn)[1-2]研究了馬爾科夫跳變系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并給出了系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器．文獻(xiàn)[3-4]研究了具有傳感器到控制器、控制器到執(zhí)行器兩類時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析問題，采用Lyapunov方法給出了系統(tǒng)穩(wěn)定的條件，但所采用的時(shí)延模型未能很好地刻畫網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的特性．文獻(xiàn)[5-7]利用變采樣周期方法研究了包含傳感器到控制器時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)問題，設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器，但計(jì)算量較大且沒有考慮控制器的實(shí)現(xiàn)問題，難以應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)．文獻(xiàn)[8]研究了一類具有隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的控制系統(tǒng)H∞濾波器問題，但是未考慮傳感器到控制器隨機(jī)采樣時(shí)延．文獻(xiàn)[9]針對線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，通過將系統(tǒng)離散化設(shè)計(jì)了稀疏狀態(tài)觀測器，并分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定．文獻(xiàn)[10]針對隨機(jī)時(shí)延采用時(shí)延預(yù)測補(bǔ)償?shù)姆绞教岣呦到y(tǒng)對參考輸入信號的跟隨性能，但對穩(wěn)定控制問題沒有進(jìn)行研究.

本文研究基于狀態(tài)觀測器的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的均方指數(shù)穩(wěn)定控制問題．首先通過變采樣周期將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為離散化系統(tǒng)，并將傳感器到控制器的時(shí)延建模為馬爾科夫過程，較為準(zhǔn)確地描述了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的特性；……