网络控制系统的有限时间分析与综合

With the rapid development of computer technology, communication technology, network technology and control theory etc, the networked control technology and the networked control systems based upon network platform had brought about a series of hot research topics in the field of automation technology. Many achievements have been made in research on analysis and control for networked control systems in recent years. However, most of the results in the literature are focus on Lyapunov stability and stabilization. In fact, on the one hand, a Lyapunov stable system may have very bad transient behavior, which leads to that the system cannot be applied in engineering. In this case, we need to discuss the finite time stability of the system. On the other hand, not only the testing methods of finite time stable systems are insufficient, but also the control algorithms are difficult to implement in the calculations. Aiming at crucial problems, delays and packet dropouts, in networked control systems, this project chooses the finite time control of networked control systems as the main direction of study. Based on the finite time stable theory combined with linear matrix inequalities and nonlinear matrix inequalities techniques, we make a thorough study of finite time control of networked control and application problems. The research results of the project will develop and enrich control theory system of networked control systems, promote development process of application of networked control systems, improve the level of application, and provide advanced control theory methods.

随着计算机技术、通信技术、网络技术以及控制理论的发展，网络控制技术以及在网络平台上构筑而成的网络控制系统已成为自动化领域技术发展的热点。近年来，关于网络控制系统的分析与控制方面的研究取得了很多成果，然而，这些成果多数是在李亚普诺夫稳定意义下所得到的。事实上，一方面，李亚普诺夫稳定的系统，可能具有很坏的暂态性能，有时在工程中甚至根本无法应用，因此，必须讨论系统的有限时间稳定性。另一方面，系统有限时间稳定性的检验方法十分缺乏，且控制算法在计算中难以实现。本项目选择网络控制系统的有限时间控制为主攻方向，针对网络的控制系统中的时延、丢包等关键性问题，基于有限时间稳定性理论，运用线性矩阵不等式和非线性矩阵不等式方法，对网络控制系统的有限控制问题及其应用进行深入地研究。本项目的研究成果将发展和丰富网络控制系统的控制理论体系，为推动网络控制系统应用的发展进程，提高应用水平，提供先进的控制理论方法

网络控制系统是指传感器、控制器和执行器等通过实时网络构成闭环反馈的控制系统。近年来，关于网络控制系统的分析与控制方面的研究取得了很多成果，然而，这些结果都是在李亚普诺夫稳定意义下所得到的。事实上，一方面，李亚普诺夫稳定的系统，可能具有很坏的暂态性能，有时在工程中甚至根本无法应用，因此，必须讨论系统的有限时间稳定性。另一方面，系统有限时间稳定性的检验方法十分匮乏且控制算法在计算中难以实现。本课题紧密结合网络控制系统的实际应用背景，针对网络控制系统研究中存在时延、丢包问题，建立起相应的网络控制系统模型，基于有限时间稳定性理论，运用线性矩阵不等式方法和非线性矩阵不等式凸优化的方法，得到网络控制系统有限时间稳定性的条件和使得系统在有限时间达到稳定和有界的控制器的设计方法。在时延网络控制系统的有限时间控制，丢包网络控制系统的有限时间控制，同时受时延和丢包影响的网络控制系统的有限时间控制，网络控制系统的有限时间控制应用等方面取得突破性进展，为推动网络控制系统应用的发展进程，提高应用水平，提供先进的控制理论方法和应用技术储备。同时也丰富和发展网络控制系统的控制理论体系。