具有時(shí)延和丟包的非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的切換穩(wěn)定性研究①

張 奇 劉 斌

(*武漢科技大學(xué)冶金自動(dòng)化與測(cè)量技術(shù)工程研究中心 武漢 430081)(**湖北省冶金過(guò)程系統(tǒng)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430081)

0 引 言

隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(networked control system， NCS)應(yīng)運(yùn)而生。相比于傳統(tǒng)的控制策略，NCS的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程分布控制和遠(yuǎn)程分布共享，安裝維護(hù)方便以及具有高度的靈活性[1]。然而，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)中不可避免地存在隨機(jī)時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失，這將會(huì)影響系統(tǒng)的控制性能，甚至破壞其穩(wěn)定性。針對(duì)存在的隨機(jī)時(shí)延和隨機(jī)丟包的線性NCS，輸入時(shí)延、Bernoulli分布、Markov鏈以及切換系統(tǒng)等方法已經(jīng)被用于對(duì)其進(jìn)行建模和分析[2-5]。然而，只有少數(shù)文章研究了非線性被控對(duì)象。因此，對(duì)存在隨機(jī)時(shí)延和丟包的非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(nonlinear networked control system， NNCS)的研究是很有必要的。

對(duì)于一般的非線性被控對(duì)象，通常對(duì)其在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行線性化，然后再基于線性化后的模型進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)控制器。然而，線性化后的模型與原非線性系統(tǒng)模型之間存在較大偏差，這會(huì)影響系統(tǒng)的被控性能。由于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型對(duì)非線性函數(shù)具有良好的逼近能力，因此，T-S模糊模型已被廣泛用于非線性系統(tǒng)模型的表示[6]。文獻(xiàn)[7，8]使用輸入時(shí)延的方法將網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和丟包等效為輸入時(shí)延，并研究了基于T-S模糊模型的NNCS的穩(wěn)定性問(wèn)題。然而使用輸入時(shí)延的方法往往需要構(gòu)造復(fù)雜的Lyapunov函數(shù)來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。文獻(xiàn)[9]將NCS中的時(shí)延和丟包的概率作為模糊隸屬度函數(shù)，提出了一種準(zhǔn)T-S模糊模型去表示NCS。……