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题名	NCS动稳双约束通讯与鲁棒容错控制协同设计研究
作者	翟鹏飞
答辩日期	2016
导师	李炜 ; 龚建兴
关键词	网络化控制系统 离散事件触发通讯机制 鲁棒容错控制 协同设计 非均匀采样
学位名称	硕士
英文摘要	随着控制、通讯技术的发展与融合,网络化控制系统(networked control system,NCS)应用领域越来越广泛,在现代工业工程中所扮演的角色也越来越重要。由于NCS较传统系统的分布性与庞杂度更为突出,故障发生的机率也更大,因此对NCS进行容错控制设计以提高其可靠性与安全性就显得尤为重要。然而迄今对NCS的容错控制研究多是在传统的周期时间触发通讯机制(periodic time-triggered communication scheme,PTTCS)下进行的,这就导致了NCS这一控制与通信集成的产物,在分析与综合时二者却是割裂的。此外PTTCS下大量冗余数据的传输,还会加剧网络拥塞,特别是对于无线通讯传感器而言,传输数据所消耗的能量要远大于执行计算指令所消耗的能量,冗余数据的过分传输甚至会使传感器能量耗尽而无法工作。为解决冗余数据传输问题,学者们提出了多种事件触发通讯机制,但这些通讯机制均会使系统性能在一定程度上恶化。基于此,本文分析了现有事件触发通讯机制的不足,进而提出了一种新的动稳过程协调约束的离散事件触发通讯机制(transient and steady-state discrete event-triggered communication scheme,TS-DETCS),并在该通讯机制下同时考虑网络属性、内外不确定性以及执行器故障,采用状态反馈控制策略,研究了TS-DETCS下NCS容错控制与通讯协同设计问题。论文的主要工作包括:1)提出了新的TS-DETCS,并在该通讯机制下建立了不确定闭环故障NCS模型在深入分析现有几种典型离散事件触发通讯机制中触发条件对NCS性能的负面影响的基础上,进而提出了一种新的TS-DETCS,然后将网络属性、故障模式、控制器及通讯机制集成在同一理论框架内,采用状态反馈控制策略,建立了TS-DETCS下不确定闭环故障NCS模型。2)基于TS-DETCS,研究了NCS鲁棒容错控制与通讯协同设计问题基于所建立的模型,借助Lyapunov稳定性理论与改进的Jensen不等式等技术,经推证给出了TS-DETCS下NCS鲁棒完整性、H￥容错、广义2H/H￥容错与通讯的协同设计方法,并用仿真算例验证了所有结果的正确性与有效性。最后还将TS-DETCS与典型的DETCS进行了对比分析,结果表明TS-DETCS在确保系统性能的同时具有更小的数据发送量,凸显出TS-DETCS能更好平衡控制与通讯需求的优势。3)基于TS-DETCS,研究了NCS少保守性鲁棒容错控制与通讯协同设计问题针对多目标性能约束的引入导致控制器保守性增大、可行解范围减小的问题,从时滞系统减少保守性的方法入手,重新构造了新的Lyapunov泛函,借助具有更紧积分界的改进Wirtinger不等式与改进互反凸组合引理等技术,经推证给出了TS-DETCS下NCS少保守性鲁棒完整性、H￥容错、广义2H/H￥容错与通讯的协同设计方法,并用仿真算例验证了结果的正确性和有效性。最后将新方法与其他方法进行了对比研究,结果表明新方法具有更小的保守性,更易使NCS获得满意的控制与通讯性能。4)基于非均匀采样系统理论,研究了TS-DETCS下NCS容错控制与通讯的协同设计问题针对TS-DETCS下的不确定NCS,将具有事件发生器功能的智能传感器视为一个虚拟的非均匀采样器,从而使TS-DETCS下的NCS演变为一类非均匀采样周期NCS。然后考虑时变的非均匀采样周期kh,构建了新的Lyapunov泛函,借助于Lyapunov稳定性理论与其他技术,推证给出了TS-DETCS下非均匀采样NCS鲁棒完整性、H￥容错、广义2H/H￥容错与通讯的协同设计方法,并用仿真算例验证了结果的正确性和有效性。进一步可求取了系统最大传输周期max kh,为触发参数的选取提供了依据。
语种	中文
页码	76
URL标识	查看原文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91906]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	翟鹏飞. NCS动稳双约束通讯与鲁棒容错控制协同设计研究[D]. 2016.

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