[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于事件觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011118574.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112327616B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王天寶;孫明鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于事件觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對(duì)具有事件觸發(fā)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、輸出擾動(dòng)和隨機(jī)丟包的線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，引入伯努利隨機(jī)變量分布，采用雙傳輸通道以備份通道的方式進(jìn)行建模分析，建立該線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；

2)設(shè)置事件觸發(fā)條件，根據(jù)事件觸發(fā)條件確定傳感器的測(cè)量輸出是否應(yīng)該通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通道被傳輸至控制器；

3)建立傳感器到控制器的數(shù)據(jù)備份傳輸通道，建立網(wǎng)絡(luò)丟包補(bǔ)償機(jī)制；

4)基于備份傳輸通道補(bǔ)償?shù)姆绞胶褪录|發(fā)機(jī)制模型建立閉環(huán)系統(tǒng)模型；

所述步驟4)中，建立閉環(huán)系統(tǒng)模型具體為：

其中，x(t)∈Rⁿ和z(t)∈R^p分別表示系統(tǒng)狀態(tài)向量和系統(tǒng)的被控輸出，表示系統(tǒng)狀態(tài)向量的導(dǎo)數(shù)，ω(t)∈L₂[0,∞)為系統(tǒng)受到的擾動(dòng)函數(shù)，η(t)為主通道的時(shí)間延時(shí)函數(shù)，ξ(t)為系統(tǒng)副通道即備份通道的時(shí)延函數(shù)，隨機(jī)變量λ(t)為引入的Bernoulli分布白噪聲序列，e(i_kh)為系統(tǒng)在事件觸發(fā)機(jī)制下的相鄰采樣時(shí)刻的狀態(tài)差值，A、B、B₁、C、D為具有合適維數(shù)的矩陣表示網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型參數(shù)，K為控制輸入向量的系數(shù)矩陣；

5)基于所述的閉環(huán)系統(tǒng)模型、事件觸發(fā)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)丟包補(bǔ)償機(jī)制，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸入到狀態(tài)穩(wěn)定的條件，完成控制器設(shè)計(jì)；

6)構(gòu)造模糊Lyapunov函數(shù)，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論、相關(guān)引理和線性矩陣不等式，得到系統(tǒng)穩(wěn)定和丟包補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定性的魯棒性能分析，進(jìn)一步設(shè)計(jì)帶有丟包補(bǔ)償控制器的參數(shù)矩陣和加權(quán)矩陣Φ；

所述步驟6)具體過(guò)程為：

對(duì)于給定的α，0＜α＜1；η₁≥0,η₂＞0,ξ₁≥0,ξ₂＞0,δ＞0,γ＞0,如果存在對(duì)稱正定矩陣W,和矩陣V,使得所述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器滿足線性矩陣不等式為：

α為L(zhǎng)yapunov泛函積分限參數(shù)，為隨機(jī)變量λ(t)分布后的值，其值為“0”或“1”，η₁和η₂為主通道時(shí)延上下限，ξ₁和ξ₂為副通道時(shí)延上下限，γ為H∞性能參數(shù)，為L(zhǎng)yapunov泛函積分中的矩陣參數(shù)；

其中

并且所述的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在控制輸入向量的系數(shù)矩陣K＝V^TW^-1作用下均漸近穩(wěn)定且具有H∞范數(shù)界γ。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于事件觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述建立該線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型具體為：

其中，A、B、B₁、C、D為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型參數(shù)；x(t)∈Rⁿ為系統(tǒng)狀態(tài)向量，u(t)∈R^m為系統(tǒng)控制輸入向量即執(zhí)行器輸入,ω(t)∈L₂[0,∞)為系統(tǒng)受到的擾動(dòng)函數(shù)，z(t)∈R^p為系統(tǒng)的被控輸出；Rⁿ、R^m、R^p分別表示n、m、p階的矩陣；

隨機(jī)變量λ(t)滿足下列分布概率：

Prob表示隨機(jī)變量λ(t)的概率值，E{λ(t)}表示對(duì)隨機(jī)變量λ(t)求分布后的確定結(jié)果的表示，定義為隨機(jī)變量λ(t)分布后的值，其結(jié)果為兩個(gè)已知常數(shù)“0”和“1”，即可描述為通過(guò)二級(jí)信道傳輸?shù)目刂戚斎氲母怕蕿閯t采用通過(guò)主信道傳輸?shù)目刂戚斎氲母怕蕿?/p>