通讯受限网络控制系统的切换控制与调度协同设计

自从网络控制系统被提出以来，其调度与控制设计问题一直是该领域研究的一个重要且具有挑战性的课题。多年以来学术界许多学者主要是针对单个网络控制系统的分析与控制问题进行研究。本项目针对一族具有通讯受限的网络控制系统，拟基于切换控制方法深入研究该族系统的网络化建模、稳定性分析、控制与调度协同优化设计问题。考虑到网络控制系统可能同时存在通讯受限、数据丢包、网络诱导时延等现象，拟发展现有的时滞切换控制系统方法，建立该族网络化控制系统的模型；将切换控制方法与网络控制系统的稳定性分析、调度设计有机地结合起来，提出该族网络控制系统所有网络子系统都能镇定且满足一定性能指标的可调度条件，并构造出相应的调度策略；在此基础上，结合系统优化理论，提出切换控制与调度的协同优化方法来提高系统性能和优化网络资源。本项目的研究将进一步丰富网络控制系统理论，并为有限网络资源的优化问题提供理论依据和设计思路。

本项目研究了几类网络控制系统的分析与设计方法及其在海洋船舶控制中的应用。主要研究内容包括：针对一族具有通讯受限的网络控制系统，基于切换控制方法研究提出了该族网络控制系统所有网络子系统都能镇定且满足一定性能指标的可调度条件，并构造出了相应的调度策略；在此基础上，结合系统优化理论，提出了切换控制与调度的协同优化方法来提高系统性能和优化网络资源。针对一类不确定的非线性离散化网络控制系统，采用了系统状态预测方法、离散Nussbaum增益技术、不确定性的补偿控制设计等技术提出了输出反馈预测控制器的设计方法，解决了该类离散化非线性系统的非因果性问题，确保了闭环系统的稳定性和系统的渐近跟踪控制性能。此外，本项目还研究了网络控制系统分析和设计方法在海洋船舶控制中的应用问题；应用确定学习理论提出了该系统的自适应神经网络控制设计及其动态学习的技术，部分解决了该不确定性系统动态环境下的知识获取、表达和利用等问题。本项目研究进一步丰富了网络控制系统理论，并为非线性网络控制系统的设计及其应用等问题提供了新的分析工具和设计方法。项目的研究成果在多个机器人控制与协调、多个水面无人艇的编队控制等实际问题有着广泛的应用前景。