被動變采樣周期網絡控制系統(tǒng)的H∞控制器設計

本文研究了具有被動變采樣周期網絡控制系統(tǒng)的H∞控制器設計問題。提出了
基于采樣周期切換的方法（采樣周期在有限集合內切換），并利用該方法將具有時變采樣周期及時延的網絡控制系統(tǒng)建模為切換系統(tǒng)。在此基礎上，通過求解滿足一組線性矩陣不等式約束的多目標優(yōu)化問題，研究了網絡控制系統(tǒng)的H∞控制器設計方法。仿真結果驗證了基于采樣周期切換的H∞控制器設計方法的有效性。
隨著通信技術的快速發(fā)展，計算機網絡被引入到反饋控制系統(tǒng)中。這種具有網絡的分布
式控制系統(tǒng)，稱為網絡控制系統(tǒng)（NCSs）。
與傳統(tǒng)的點對點直接控制系統(tǒng)相比， NCSs易于安裝和維護，能有效地提高可靠性，減
少系統(tǒng)重量、體積、能耗和布線，因而廣泛應用于設備制造、交通通訊、航空航天等控制領域。但同時NCSs中也存在傳輸時延、數據包丟失、噪聲干擾等問題，這使得傳統(tǒng)的控制理論必須重新評估后才能應用于NCSs中。
文[1-4]討論了NCSs的時延分析及穩(wěn)定性問題。文[5，6]討論了變采樣周期的問題，但
是沒有考慮H∞控制器設計。文[7，8]分析了NCSs的網絡特性，文[2，4]中考慮的系統(tǒng)中傳感器的采樣周期是常數。然而在NCSs中，計算機負載的變化、網絡的影響以及器件故障等會導致采樣周期在某個理想周期左右波動。另外，系統(tǒng)狀態(tài)還會受到外部干擾的影響。因此，如何合理的設計控制器，克服數據包丟失、外來干擾所帶來的影響,從而確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定且保持好的性能，具有十分重要的意義。
本文首先將具有被動時變采樣周期的NCSs建模為一個切換系統(tǒng)，然后利用本文提出的基
于采樣周期切換及時延切換的方法研究了NCSs的H∞控制器設計方法。仿真結果驗證了本文所提出的H∞控制器設計方法的有效性。