一类不确定时延网络控制系统的稳定性分析

2012年06月20日10:50:25 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

孙文安，程春付，裴炳南
大连大学信息工程学院，辽宁大连

摘　　　要：针对网络控制系统中时延不确定因素，将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性，基于ＬＭＩ和Ｌｙａｐｕｎｏｖ理论，研究了一类具有时延的网络控制系统的稳定性问题，并运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法和线性矩阵不等式对不确定时延系统进行了稳定性分析。并以Ｒｉｃｃａｔｉ不等式和线性矩阵不等式的形式给出了系统稳定的充分条件，使得在不确定时延情况下，系统达到理想稳定性。较后，通过Ｍａｔｌａｂ工具箱对数值结果进行仿真，在时延相关情况下，求得系统达到闭环稳定时较大允许的时延，表明了设计方法的有效性。

关　键　词：网络控制系统；不确定时延；渐近稳定性；线性矩阵不等式；Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数

１　引　言
网络控制系统［１２］（ＮＣＳ）是指用网络代替传统的点对点的连接方式构成的闭环控制系统，系统中各种信息通过通信网络来传送和转换。因此，网络控制系统与传统的点对点连接的控制系统相比，具有连线少、成本低、安装维护方便和灵活性高等优点，被广泛应用于汽车制造、机器人和飞行器控制系统、自动化制造工厂、电厂、无人驾驶飞船、机器人遥控操作和远程控制实验室等多个领域。由于网络控制系统中传感器、控制器、执行器都通过共同的通信介质相连，信息的冲撞、重发现象经常发生，使信息在传输过程中不可避免地存在时延，这种时延被称为网络诱导时延［３］。时延的存在使得网络控制系统的性能下降，严重时会使得闭环系统失稳，因此网络控制系统的分析与设计必须加以考虑。Ｎｉｌｌｓｏｎ［４］等针对短随机时延网络控制系统，建立了系统的离散时间模型，给出了ＬＱＧ随机较优控制器和状态观测器的设计方法。当时延时变不确定时，Ｂｒａｎｉｃｋｙ［５］等建立了网络控制系统的混合系统模型，用混合系统理论给出了系统渐近稳定的充分条件。本文对时延小于一个采样周期的网络控制系统进行研究，采用不同的方法对系统的稳定性进行研究和分析。

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