【摘 要】
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进入二十一世纪以来,信息化技术、计算机技术、网络通信技术等相关科学技术的快速发展在方方面面极大地改变了人们的生产生活方式。由于众多工程实践中的被控对象愈发复杂,伴随着网络在实际系统中的广泛应用,控制系统逐渐向分布化、智能化发展。对于网络化系统,由于实际生产生活中,其系统节点往往数量众多,因此,各节点间的通信数据量庞大,这给传输网络带来了较大的压力。同时,为了减轻控制器对大量测量反馈信号的计算所带来
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进入二十一世纪以来,信息化技术、计算机技术、网络通信技术等相关科学技术的快速发展在方方面面极大地改变了人们的生产生活方式。由于众多工程实践中的被控对象愈发复杂,伴随着网络在实际系统中的广泛应用,控制系统逐渐向分布化、智能化发展。对于网络化系统,由于实际生产生活中,其系统节点往往数量众多,因此,各节点间的通信数据量庞大,这给传输网络带来了较大的压力。同时,为了减轻控制器对大量测量反馈信号的计算所带来的硬件需求方面的压力,采样控制尤其是非周期采样控制相关的理论研究引起了广泛的关注。本文围绕网络化系统的采样控制,研究了系统同步的条件,并采用分布式采样状态反馈策略,设计了相应的控制器,使系统能够达到同步状态。本文主要内容如下:(1)首先介绍了网络化系统的概念分类,及相关问题的背景、现存主要问题与研究现状。其中,着重介绍了采样控制的研究现状及当前时延系统相关的控制理论与方法。(2)介绍了分析网络化系统采样控制同步性能中所需要的基础数学知识,包括代数图论等;基础控制理论李雅普诺夫稳定性理论;及相关引理,包括舒尔补引理等,提出了一种积分不等式并加以证明。(3)建立了非线性网络化系统的模型,设计了基于分布式采样状态反馈控制器。接着在给定系统采样上下界的情况下,给出了系统能够达到同步状态的充分条件,并利用李雅普诺夫稳定性分析方法,结合前文提出的改进的自由权矩阵积分不等式,给出了详细证明。进一步给出了相应的控制器反馈增益矩阵的确定定理。最后给出了数值仿真例子,展示了系统在非周期采样、周期采样及连续反馈情况下的系统同步情况,并验证了方法的可行性。(4)进一步考虑了网络中存在的时延问题,在前面研究的基础上加入时延项,建立了带有时变时延的网络化系统模型,提出了该系统在采样控制下系统同步的充分条件并做了证明。接着提出并证明了能使该网络化系统达到同步的相应控制器反馈增益矩阵K的相关计算定理。最后通过一个数值例子对本章所提出的定理进行了仿真验证。(5)介绍了智能小车协同控制平台的基本情况及小车本体、通讯模块、定位模块等,及对本文提出的定理,将其应用在小车编队的位置状态同步中,验证了本文提出的方法在实际系统中的可行性。
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