连续线性时不变系统的网络滑模控制.pdf

第29卷增刊 南京理工大学学报 V01．29 Supp垫堕篁!Q旦墅坚型堡墅i墼型型堡堡墅!些型塑堕螋 堡!：兰堕 连续线性时不变系统的网络滑模控制 郭一楠，张建化，巩敦卫 (中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008) 摘要：研究具有网络诱导时延的网络控制系统滑模控制器设计及稳定性分析问题。针对一类具有 网络诱导时延的连续线性时不变被控对象模型，设计其网络滑模控制器，建立基于网络滑模控制器 的闭环控制系统模型。Lyapunov方法证明，所得最大允许时延能够保证闭环网络控制系统稳定。仿 真结果表明控制器设计的合理性，所得最大允许时延上界保守性更弱。 关键词：网络控制系统；网络诱导时延；滑模控制器 中图分类号：TP 273 文献标识码：A 文章编号：1005—9830(2005)S0—0059—04 Sliding-Mode Control Based on Network for Continuous Linear Time-invariant System GUO Yi—nan，ZHANG Jian—hua，GONG Dun—wei (School of Information and Electrical Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China) Abstract：This paper reseal℃hes the design of sliding—mode controller and stability problem for networked control systems with network—induced delay is studied．Aiming at continuous linear time—invariant system with network— induced delay，its network—based sliding-mode controller is designed and the corresponding closed loop form of the networked control system is established．By Lyapunov method，it is proved that the maximum allowable delay bound obtained in this paper Can ensure the system’S stability．Simulation results indicate that the controller pm— posed is reasonable and the maximuin allowable delay bound given in this paper is less conservative． Key words：networked control systems；network·induced delay；sliding-mode controller 网络控制系统(networked control systems，NCS)， 是指传感器、控制器、执行器等通过实时通讯网络构 成的闭环反馈控制系统¨_3J，其主要优点是成本低、 易于信息共享、易于扩展维护、灵活性大等。但由于 网络通讯带宽和承载能力有限，数据的传输不可避 免地存在网络诱导时延、多包、丢包等问题，其中网 络诱导时延是造成系统性能下降甚至不稳定的最基 本因素。因此，设计闭环网络控制系统的控制器时， 必须考虑信息的传输时延。 Walsh等人【2,4J考虑了线性和非线性的连续被 控对象和连续控制器的情形，仅在传感器节点和控 制器节点间引入通讯网络，在静态调度或者TOD调 收稿日期：2005—06—06 基金项目：国家自然科学基金 作者简介：郭一楠(1975一)，女，山西太原人，讲师，博士，主要研究方向：系统优化与智能控制，E—mail：nanfly@126．com。 南京理工大学学报 第29卷增刊 度下用摄动理论和Lyapunov方法找到最大允许传输 间隔，保证NCS系统的稳定性。但Walsh的结论同 传感器节点的数目有关，且结果比较保守。Kim等 人引5针对连续的被控对象和连续的控制器，把NCS 建模成一个多状态时延系统，基于Lyapunov方法给 出了保证系统渐近稳定的最大允许时延上界(Maxi． mum allowable delay bound，MADB)。ki等人∞o在连 续的被控对象和控制器的情形下，考虑被控对象的 部分不确定线性参数，基于Lyapunov方法给出了保 证系