基于量化反馈的无线网络控制系统分析与综合研究

与传统的控制系统相比，无线网络控制系统的特点是用分享的无线网络来代替导线实现远程控制，具有成本低、功耗低，便于组装与维护等优点，近年来引起国际学术与工程界的广泛关注。无线网络控制系统也有自身的不足，如：带宽有限，丢包，传输时延，数据包冲突以及量化误差等。现有的研究方法建立在数据传输的伯努利模型、Markov数据损失模型的基础上，处理和解决实际问题的能力有限。本项目在申请者自行搭建的基于Zigbee的无线网络水箱控制平台的基础上，充分考虑数据量化的特点，对观测数据先量化再传输，提出具有实际意义网络数据传输模型，在此基础上，研究基于量化反馈的网络控制系统分析和综合问题，得出在数据损失、时延与量化误差发生的情况下保证闭环系统性能的控制器设计方法，并针对量化反馈的网络控制系统，进行状态重置的研究，得出保证闭环系统稳定的状态重置设计方，丰富了网络控制系统理论与应用，项目具有重要的理论与应用价值。

经过近三年的研究，本项目在申请者自行搭建的基于Zigbee的无线网络水箱控制平台的基础上，充分考虑数据量化的特点，对观测数据先量化再传输，提出了具有实际意义数据传输模型。在此基础上，研究了基于量化反馈的网络控制系统状态估计，稳定性分析和控制器综合问题，得出了在数据损失、时延与量化误差发生的情况下保证闭环系统性能的控制器设计方法。针对量化反馈的网络控制系统中由于量化误差及干扰引起的状态重置问题，提出了保证闭环系统稳定的状态重置控制器的设计方法。最后，针对于水箱实验平台，研究了基于TS模型的非线性系统的状态估计和控制问题，给出了基于量化信息的状态估计器和保性能控制器的设计方法。到目前为止，本项目已经发表或录用论文9篇（其中，SCI论文8篇，影响因子大于2的论文5篇），授权发明专利2项，培养硕士生14人（已毕业5人，在读9人），邀请国外学者李浦访问1次，参加国内会议2次，完成了项目规定的任务。