鲁棒控制在网络控制系统中的应用

基于互联网的网络控制系统一方面具有较低的安装、维护和升级费用，一方面可以实现网络控制系统之间以及网络控制系统与互联网之间的直接通讯，因而具有广泛的应用前景和重要的研究意义。网络控制系统中最主要的问题是网络传输延时的不确定性对系统性能的影响。 文章首先为网络控制系统建立了一个状态方程形式的数学模型，并假定网络延时是某个范围内的随机变量，使用鲁棒控制方法、lyapunov稳定性定理、线性矩阵不等式方法以及matlab的LMI和simulink工具箱对网络控制系统的稳定性和鲁棒性进行了分析研究和仿真。文章首先给出了能使网络控制系统稳定的一个充分条件，然后在系统存在内部系数摄动的条件下讨论了系统的稳定性问题，并进一步给出一个凸优化问题可以求解系统能允许的最大摄动值。在讨论了系统的稳定性之后，继续讨论系统的鲁棒性问题，为系统设计了H∞控制器，有效的抑制了外部扰动对网络控制系统的影响；并使用保性能控制方法为网络控制系统设计控制率，使得系统的某个二次型性能指标不低于某个值。 各项仿真结果均显示了系统有很好的稳定性和鲁棒性能。