非线性互联系统的H∞网络控制
第３２卷第２期 ２０１ ２年４月 辽宁工业大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１２
本刊核心层次论文
非线性互联系统的风网络控制
于 洋，王巍
（辽宁工业大学电气工程学院，辽宁锦州 １２１００１）
摘要：研究了有未知干扰的互联系统的 。网络控制。考虑到网络控制时滞和数据包丢失的问题，使用Ｔ－Ｓ 模糊模型对互联系统进行建模。基于ＬＭＩ方法，根据李亚普诺夫稳定性理论和互联系统的分散控制理论，提出使
该瓦联系统渐进稳定的充分条件，并且满足珏。性能指标。最后通过仿真实例验证了所提方法的有效性。
关键词：互联系统；ＬＭｈ网络控制；玩控制 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｉ６７４．３２６１（２０１２）０２．００９４—０４
Ｈ∞Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔ。＿。Ｓ Ｆｕｚｚｙ Ｍｏｄｅｌ
ＹＵ Ｙａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ
（Ｅｌｅｃｔｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ；ＬＭＩ；ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌ；风ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｎ Ｈｏｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｕｎｋｎｏｗｎ
ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ Ｔａｋａｇｉ—Ｓｕｇｅｎｏ（Ｔ—Ｓ）ｆｕｚｚｙ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｆｕｚｚｙ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ
ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｎ ｔｉｍｅ—ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｄａｔａ ｐａｃｋｅｔ ｄｒｏｐｏｕｔｓ ａｓ
ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ Ｌｙａｐｕｎｏｖ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ
ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＭＩ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈｅ
ａｓｙｍｐｔｏｔｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆｉｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｉｎ
ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ．
Ｔ—Ｓ模糊系统因能简洁地描述或者逼近一类非线性系统而受到重视，控制系统的鲁棒控制器设计取得
了许多重要成果。由于工业控制过程日趋复杂化、大型化，互联系统理论的研究也引起了人们广泛的兴趣。 网络控制［Ｉ－２］系统是一类分散控制系统，该控制系统结构（参考输入、模型输出、控制输入等）的信息通过网
络进行传输。网络控制系统有很多优点，比如系统配线简单、系统负担降低、节省空间、利于系统故障诊 断和维护，并且提高系统的灵敏度。但是，网络控制系统也有不容忽视的缺点，比如时滞问题和在传输过
程中数据包的丢失，在分析设计网络控制系统时二者的影响必须考虑到。
非线性互联系统的网络控制和稳定性分析还有很大的研究空间。在文献［３】的基础上，本文对非线性互 联系统建模，设计Ｔ－Ｓ模糊控制器使闭环系统稳定，并且满足凰性能指标。
１ 系统模型
系统如图Ｉ所示，信号的时序如图２所示。其中ｔｋ， …ｔｋ （ ＝０，１，２，…）是采样时间，ｈ＝ 一 ¨
是采样周期， ， ＋，，… ＋ 是网络时滞，其中ｑ是正整数。参数 是传感器采样数据到执行器输出数据的
最火容许的时间间隔。参数 是最大传输间隔。最大传输间隔是指如果一组控制数据在 ＋ 时刻作用，
收稿日期：２０１２－－０２－２８ 作者简介：干洋（１９７９－），男，辽宁锦州人，讲师，硕士。
第２期 于洋等：非线性互联系统的 网络控制 ９５
下一组控制数据必须在［ｔｋ＋ ， ＋ ＋ ）作用。令 ＝ ＋ ，则 包含时滞和数据丢失两种信息，并有
ｆｋ ｑ＋ ｑ—ｔ ＜ ，对于６奄：
联系统２ ：联系统．Ｖ Ｉ ● 联系统１ 扰动 ｔ ｌ 执行器 传感器 零阶保持器 ● ● 网络时滞 观测器 ● 控制器
图１系统方框图 传感｛｛：｝
挖制器
执行器 、． 、．
Ｔ ¨ｑ ｔ
Ｌ
ｎ 毛 ． ６
图２信号的时序图
如果ｇ＝１，则没有数据丢失；如果ｑ》１，则ｇ一１数据丢失。 考虑非线性互联系统，第 个子系统模型如下：
（ｆ）＝ （ （ｆ））．４－ｇ （ （ｆ）） （ｆ）＋ （ｆ）＋ （ （，）） （１）
其中 （ｆ）， （ｆ）是状态向量和控制向量， （ｆ）是有界外部干扰向量，Ｌ（ｘ （，）），ｇ （ （，））， （ （ｆ））是
未知非线性函数。由Ｔ—Ｓ模糊模型建模，全局模型如下｝
（ｆ）＝∑ （ ）【 （ｆ）＋ （，）＋ （ｆ）＋∑Ｒｉｂ （，）】 （２）
ｉ＝ｌ ｈ＝ｌ，ｈｃ－ｎ 其中 是采样时问。由（１）和（２）得到第 个子系统模型：
（ｆ） ∑ （ ）［ （ｆ）＋ 甜 （，）＋∑Ｒｉｂ （，）】＋ ＋△ｇ ＋ （，）
＝ｌ ｈ＝１．＾≠Ｈ
其中 ＝ （ （ｆ））一∑ （ （ｆ ） （ｆ），△：ｇ 竺［ｇ （ （ｆ））一 （ （ ）） （，）
ｊ＝ｌ ｉ＝ｌ 令 （ｆ）＝ ＋ ＋ （ｆ），则：
Ｎ （ｆ）＝∑ （ ）【 （ｆ）＋ （ｆ）＋∑Ｒｍ （ ＋ （，）
ｆ＝１ ＾＝１．ｈ￣ｎ
２风控制器的设计
根据ＰＤＣ，第挖个子系统的观测器和控制器模型如下：
毫（ｆ）： （ （ ））【 毫（，）＋ （ｆ）＋ （ （ ）一 （ ））＋∑Ｎ 毫（，）】
ｉ＝１ ｈ＝ｌ，ｈ￣ｎ
Ｕｎ（ｆ）＝∑ （ （ ） （ｆ）
ｆ＝Ｉ 当ｔｅ Ｉｒｋ＋ ， ＋ ＋ ＋ ），第刀个子系统的观测器模型如下：
主 （，）： （ （ ） （ （ ））［（ ＋ ） （ｆ）＋ （ （ｆ ）一毫（ ））＋ （，）】
ｉ＝１ ｙ＝ｌ ｈ＝１．＾＊ 定义第ｒｔ个子系统的观测误差：
ｅ（ｔ）＝ｘ（ｔ）一毫（ｆ）
Ｎ 毒 （ｆ）＝∑ （ （ ））［ （ ）一 （ ）＋∑ （ｆ）］＋ ） ，∈Ｉｔ，＋ ， ＋ ＋ ＋ ）
＝ｌ ＾＝１．ｈ＃ｎ 定义风性能指标【４】． （３）
（４）
（５）
（６）
（７）
（８）
辽宁Ｘ．：ｌｋ大学学报（自然科学版） 第３２卷
ｆｚ （，）ｚ （ｆ）ｄｆ≤ （ｔ）ｏ，ｏ（ｔ）ｃｕ，其中 （ｆ）＝［《（ｆ）， （ｆ）ｒ， ＞０
３ 系统的稳定性分析
定理若存在对称矩阵 ＞０， ＞Ｏ， ＞Ｏ， ＞０和矩阵 ， ，Ｕ，Ｗ， ，给定常数 ＞０和
（，＝１，…，６），下面ＬＭＩｓ成立 ：
ｌ Ｅ扣 ａＹ， ｌ
ｌ术一 ０ Ｉ＜０
Ｌ木 木 一幔 ｊ
Ｋ ｎ：Ｆｉ 一．其中 （９）
观测增益Ｌｉ．＝Ｍ，Ｗ一，控制增益
＝【ｙ Ｔ ， ，Ｅ ｒ ， ：＝【 ，ｙ Ｔ ， ， Ｔ，ｏｌ
Ｅ枷＝［ ： －ｊＩ，ｎ ＝ｄ； ｃ一 ，一，，一
１ ０ ０ ０一 ，一 ，一 ，ｆ
ｌ－Ｉ ＝｝Ｕ ０ ０ ０ ０ ０ ｌ，Ｉ－Ｉ驷＝
１ ０ ０ ０ Ｗ ０ ０ ｌ
、ｌ，ｍ＝ ＋ ：－ａ，（Ａ Ｕ ＋ ）～（ 【厂 ＋曰 ）
ｎ ：Ｉ 一 Ｕ … 一 Ｒ（ｎ－１）ｎＵ 一 Ｒ（川 … 一 ｊ
兀『３ ＝１ ｗｒ 一 ＲｍＵ … 一 （ｎ－１）ｎＵ 一 （ｎ＋１）ｎＵ … 一 ｕｊ
ｎ ＝ｌ ０…０ ｌ， ：－ｙ， ＋ 一 （ ＋ ）
甲ｍ＝ ＋ｙ，ｒ ＋ 一 （ ＋ ） ，、壬， ＝一ａ，Ｍ：ｎ ＝一 一
ｎ２３ ＝一磁＋ ，ｒｌ２ｓ ＝一０￣２Ｍｉｎ，Ｉ＇ｌ３３ ＝嵋 ＋ ＋ ，ｒＩ３５ ＝一 ，
ｌ－Ｉ 与兀 ． 相似，将 替换成 、将矩阵【厂替换成矩阵
＝［ＶＴ ， 一 Ｗ … 一 －１） 一 Ｒ ＋１） … 一 ］
＝［ 一 。 Ｗ … 一 （ ） 一 （ … 一 咖 ］
甜 ： ＋Ｚ ｒ 一 一 ， ＝－ｒ４ ＋ ＋ｏｅ４Ｍ，．一 ，
拍 ＝ ＋ 一 ＋
５５ ＝一 一Ｅ ｒ ＋ｅｘａＭ ＋ ，、ｌ，ｓ６ ＝一 ＋ ＋ ，、王，６６ ＝ ＋ ＋ ０ ０ ０ ：薹 ：善 锄 木 ｍ ｏ ０ ｏ 木水 ｎ ＂ 牢 ｍ ｍ ￥考宰水 丌 ｛÷ 枣 木 ．｝ 奉
ｏ ｏ 一 ＝＝） ０；术 ， 一 ＝＝） 帅 ０；拳 一 ：＝） ０；木 — 木 —。．。。．。。．．．．．．．．。。．．．．．．． 。。Ｌ ｌｌ
兀 第２期 于洋等：非线性互联系统的麒。网络控制
４数值仿真
考虑如下互联系统嘲：
其中 互联系统１：
互联系统２： 规则１
规则２
规则１ 规则２ 若 。（ｒ）是 。， 若Ｘｔ。（ｆ）是 ２，
若ｊｒ２。（ｆ）是 。，
若 （ｆ）是 ・ 则ｊ｝Ｉ（，）＝４ ）＋Ｅ。ｌ，（ｒ）＋ 。２ｘｄｔ）＋ｃｏ（ｔ）
则毫（，）＝４２ （，）＋ ２ （，）＋弓：２ （，）＋ ｆ）
则 （，）＝ 。 ）＋ 。 （ｒ）＋ ，。 （，）＋ ，）
则ｘ２（ｔ）＝ （，）＋ ２２” ）＋Ｒ２２ｌ‘（ｆ）＋ＣＯ（ｔ）
４．＝［ 三］，４：＝［ｊ三］， 。＝［ ： ］， ：＝１ ０￣：ｌ，Ｒｌｔｘ－－［三 ］，墨 ＝［三三］
－１． ０５］ｌ ＝ －０．９７］ ．＝ ｌ ｌ １．５—３．７５ ｌ， ： ｌ １．５ 一１．５ ｌ， － Ｉ—１．０５ ｌ， ： ｌ—０．９７ Ｉ， ”。ｌ ０ ０ Ｉ
．＝嘲 ＝窨 小 寥， 小 ．
根据定理，并取ｏｒ＝１，得到
Ｋ ．＝【一６９．４５—１１．２】，ＫＩ２＝卜１５４．１２－３０．２４］，Ｋ２．＝【６．５４ １１．ｏ４］，Ｋ２２＝［－５４．４５－３０．０９】
６９．４ ６］ ：＝ ６８． ０６］叫
初 值选取 （ｏ）＝【０—１】 ，ｘ２（０）＝【３ ｏ】Ｔ，仿真 果如图３和图４所示。
０．２ ｃｌ２ ０．０
２・０．２ ｅｌ１ 咤 －０ｌ４
・０．６
・０・８ ｌ －ｌ＿００ ０．５ １．０ １．５ ２．０ ２．５ ３．０ ｒ，ｓ １．５
Ｉ．０ ｅ２ｌ
Ｏ．５
０．０
．０．５
．１．０
．１．５
－２．ｏｏ Ｏ．５ １．Ｏ １．５ ２．Ｏ ２．５ ３．０ ，Ｉｓ 圈３互联系统１的观测误差 图４互联系统窑的观测误差
５结 论
本文对一类非线性互联系统提出一种鼠。网络控制方案，设计方案不仅考虑了网络控制的时滞和数据 丢失问题，还考虑到建模误差以及系统的外部干扰。基于李亚普诺夫稳定性理论和ＬＭＩ，设计控制器，并
满足风性能指标。仿真结果验证了所提方法的有效性。
参考文献：
【１】Ｑｉｕ ＪＢ，Ｆｅｎｇ Ｇ风Ｆｌｔｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ－Ｔｉｍｅ Ｎｉｎｌｉｎｅａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｔｉｍｅ－Ｖａｋ￣ｎｇ Ｄｅｌａｙ ｖｉａ Ｔ Ｓ Ｆｕｚｚｙ Ｍｏｄｅ１．Ｉｎ Ｐｒｏｃ ｏｆｔｈｅ ７ｔｈＡｓｉａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｃ］．Ｃｈｉｎａ，Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ，２００９：１００６—１０１１．
【国家自然科学基金】_非脆弱h∞控制_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
序号科研热词推荐指数序号科研热词1线性矩阵不等式81非脆弱控制2非脆弱控制72h∞控制3广义系统43线性矩阵不等式4非脆弱34鲁棒控制5鲁棒h∞控制25非脆弱6线性矩阵不等式(lmi)26线性矩阵不等式(lmi)7乘性增益变化27非线性切换系统8不确定性28网络化控制系统(ncs)9t-s模糊模型29结构振动10h∞滤波210离散时滞系统11h∞控制211时滞依赖12非脆弱性112时滞13连续广义系统113干扰抑制14线性系统114多lyapunov函数15混沌系统115声辐射模态16时滞相关116区间时滞系统17时变时滞117区域极点配置18广义二次稳定118不确定系统19并行分布补偿119不确定性20同步电机120lmi21变时滞122保性能控制123中立型系统124不确定连续非线性模糊系统125不确定广义时滞系统126α-稳定性127lyapunov函数128h2/h∞优化控制129delta算子描述系统12008年2009年
合成控制方法
合成控制方法
合成控制方法是指通过对系统模型的分析和合成，根据所需控制性能设计控制律，从而实现对系统的控制。该方法是现代控制理论中的一种重要方法，一般适用于高阶、非线性、不确定和复杂的控制系统。本文将介绍合成控制方法的基本概念、设计步骤和注意事项。
一、基本概念
合成控制方法包括极点配置方法、奇异值配置方法和H∞控制方法等。其中极点配置方法是指通过配置系统极点的位置来实现对系统的控制；奇异值配置方法是指通过配置系统奇异值的大小和分布来实现对系统的控制；H∞控制方法是一种基于鲁棒控制理论的合成控制方法，其目标是设计出尽量稳定的控制系统，能够在不确定因素的影响下保持控制性能。
二、设计步骤
1. 系统建模：将被控制对象建立数学模型，包括状态空间模型、传递函数模型等。
2. 选择控制器结构：选择合适的控制器结构。
3. 设计控制器参数：确定控制器的参数。
4. 分析控制系统的性能：通过计算控制系统的响应规律和闭环系统特性等，对控制系统的性能进行分析。
5. 优化控制系统性能：根据所需控制性能对控制器参数进行优化。
三、注意事项
1. 系统建模需要充分考虑被控对象的特性，包括非线性、时变等，准确建立数学模型。
2. 在选择控制器结构时，应考虑被控对象的特性和应用要求，选择合适的控制器结构。
3. 在设计控制器参数时，需要充分考虑控制系统稳定性、抗干扰性、控制精度等因素。
4. 在分析控制系统的性能时，需全面考虑控制系统的响应和闭环特性，通过仿真等手段对系统性能进行评估。
5. 在优化控制系统性能时，应根据所需控制性能和实际要求，标定控制器参数，从而实现系统优化控制。
综上所述，合成控制方法是一种重要的现代控制理论方法，应用广泛。在实际应用中，需要对控制对象进行充分分析和模型建立，选择适合的控制器结构，设计合适的控制器参数，并通过仿真等手段进行系统性能评估和优化，以实现控制系统的良好性能和可靠控制。
一类非线性网络控制系统的控制器设计
第２７卷第４期 ２ ０ ０ ６年７月 兵 工 学 报 ＡＣＴＡ ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ Ｖｏ１．２７ ＮＯ．４ Ｊｕ１． ２００６
一类非线性网络控制系统的控制器设计
王艳，陈庆伟，吴晓蓓，胡维礼
（南京理工大学自动化系，江苏南京２１００９４）
摘要：针对被控对象为Ｌｕｒｉｅ系统的一类非线性网络控制系统（ＮＣＳ），利用混合系统模型统一
描述了同时存在网络诱导时延、数据包丢失、乱序等因素的ＮＣＳ．在所提模型的基础上，利用线性
矩阵不等式方法给出了系统渐近稳定的充分条件以及状态反馈控制器的设计方法。此外，该方法
还可以用于求取使系统保持渐近稳定的最大时延上界以及最大允许传输间隔。最后的仿真结果验
证了所研究方法的有效性。 关键词：控制理论；非线性系统；网络控制系统；时延；数据包丢失；混合系统
中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—１０９３（２００６）０４．０７３１—０６
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ａ Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ
ＷＡＮＧ Ｙａｎ，ＣＨＥＮ Ｑｉｎｇ—ｗｅｉ，ＷＵ Ｘｉａｏ—ｐｅｉ，ＨＵ Ｗｅｉ—ｌｉ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ（ＮＣＳ）ｔｏ ｂｅ Ｌｕｒｉｅ ｓｙｓｔｅｍｓ，ａ
ｈｙｂｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｓｕｃｈ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ＮＣＳ ｗｉｔｈ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｅｌａｙ，ｄａｔａ ｐａｃｋ—
基于T-S云模型的非线性网络化控制系统保性能鲁棒容错控制
第３８卷第１期 ２０１２年２月 兰州理工大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉ．，ａｍｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０Ｌ ３８ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１２
文章编号：１６７３－５１９６（２０１２）０１－００７５－０８
基于Ｔ＿Ｓ云模型的非线性网络化控制系统
保性能鲁棒容错控制
蒋栋年ｈ ，李 炜 ，王君ｈ
（１．兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．甘肃省３－业过程先进控制重点实验室，甘肃兰州７３Ｏ０５０）
摘要：基于Ｔ－Ｓ云模型对一类具有参数不确定的非线性网络化控制系统，考虑网络延时和丢包的影响，通过构造 Ｌｙａｐｕｎｏｖ－Ｋｒａｓｏｖｓｋｉｉ泛函，推证出确保非线性网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时具有保性能鲁棒 容错性能的时滞依赖充分条件，并以求解线性或非线性矩阵不等式的方式给出控制器的设计方法．最后以一个仿 真算例验证文中所述方法的可行性和有效性． 关键词：网络化控制系统；Ｔ－Ｓ云模型；保性能；容错控制 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ
Ｒｏｂｕｓｔ－ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔ－Ｓ ｃｌｏｕｄ ｍｏｄｅｌ
ＪＩＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｎｉａｎ ，ＬＩ Ｗｅｉ ，ＷＡＮＧ Ｊｕｎ ＇
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌ￣ｔｒｉｅａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎ．ｅｅｒｉｎｇ＇Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｔｅｃｈ．’Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；２・Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｉｎ－ ｄｕｓｔｒｉａＩ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｒａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ ａｔ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ（ＮＣＳ）ｗｉｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ，
T-S模糊时滞系统H∞控制器一种新的设计方法
第２ ３卷第２期 ２ ０ ０ ８年６月 青岛大学学报（工程技术版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩＮＧＤＡＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ） Ｖｏ１．２３ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２ ０ ０ ８
文章编号：１００６—９７９８（２００８）０２—０００１—０８
Ｔ—Ｓ模糊时滞系统Ｈ∞控制器一种新的设计方法
袁文杰，陈 兵
（青岛大学自动化工程学院复杂性科学研究所，山东青岛２６６０７１）
摘要：针对一类不确定非线性时滞系统，利用模糊Ｔ－Ｓ模型，通过状态反馈对时滞相关Ｈ 控
制问题进行了研究。利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出了此类Ｔ—ｓ
模糊时滞系统在时滞相关意义下的稳定性判据和控制器设计方法，并结合实例说明所提
出的控制方法是有效的。由于采用了自由矩阵技术，所得的结果保守性更小。
关键词：Ｔ—Ｓ模糊时滞模型；不确定系统；ＬＭＩ；Ｈ 控制
中图分类号：ＴＰ２７３．４ 文献标识码：Ａ
自１９８５年Ｔａｋａｇｉ Ｔ等人口 提出Ｔ—Ｓ模糊模型以来，通过Ｔ—Ｓ模糊控制技术研究非线性系统的分析和
综合引起了大量的关注。利用Ｔ—ｓ模糊模型，可以将成熟的线性系统理论应用到非线性系统的理论分析和
设计中。至今，在不确定的病态的非线性系统的控制中，Ｔ—Ｓ模糊模型已成为广泛应用并有效的方法。
Ｃｈｅｎ Ｂ Ｓ等人［ｅｌ利用Ｔ—ｓ模糊模型方法研究了轨迹控制问题，Ｔａｎａ Ｋａ等人ｌ３ 讨论了Ｔ—ｓ模糊系统的观
测器设计问题和基于观测器反馈的镇定问题。研究表明，在Ｔ—Ｓ模型框架中，利用ＰＤＣ控制设计，系统的
稳定性条件可以转化为线性矩阵不等式问题，但这些研究都没有涉及时滞问题。近年来，一些学者开始关注
利用Ｔ—Ｓ模糊模型来研究时滞非线性系统的控制问题。Ｃａｏ Ｙ Ｙ等人ｌ４ 首次应用Ｔ—Ｓ模糊模型来研究
时滞系统的稳定性分析和控制器综合问题，Ｌｅｅ Ｋ Ｒ等人 讨论了时滞Ｔ—ｓ模糊系统的输出反馈Ｈ。。控制
问题，但他们只讨论了时滞无关的情况，而在实际工程中时滞相关稳定性的研究更为重要。Ｈｅ Ｙ和Ｊｉａｎｇ Ｘ
一类线性切换系统H_∞状态反馈控制:LMI方法
一类线性切换系统H_∞状态反馈控制：LMI方法
付主木;费树岷;龙飞
【期刊名称】《控制与决策》
【年(卷),期】2006(21)2
【摘 要】研究一类由任意有限多个线性子系统组成的切换系统的H∞状态反馈控制问题.利用Lyapunov函数方法,给出由线性矩阵不等式(LM I)表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换策略.最后给出一个数值仿真实例,证明了所得结论的有效性.
【总页数】4页(P197-200)
【关键词】混杂系统;线性切换系统;H∞状态反馈控制;线性矩阵不等式
【作 者】付主木;费树岷;龙飞
【作者单位】东南大学自动化研究所
【正文语种】中 文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.一类不确定线性离散切换系统的多指标状态反馈控制 [J], 董学平;王执铨
2.一类线性广义切换系统的H∞状态反馈控制 [J], 黄威
3.一类线性广义切换系统的H∞状态反馈控制 [J], 黄威
4.一类非线性系统的模糊可靠H_2/H_∞混合控制器设计的LMI方法 [J], 刘国义;张庆灵;翟丁
5.基于LMIs的不确定线性切换系统H_∞鲁棒控制 [J], 孙文安;赵军
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基于动态输出反馈的非线性网络化控制系统容错控制
第３８卷第１期 ２０１２年２月 兰州理工大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶｏＩ．３８ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１２
文章编号：１６７３－５１９６（２０１２）０１－００６３—０８
基于动态输出反馈的非线性网络化控制系统容错控制
李 炜 ，罗 伟 ，蒋栋年
（１．兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．甘肃省工业过程先进控制重点实验室，甘肃兰州７３００５０）
摘要：针对一类具有时廷和丢包的非线性网络化控制系统，采用动态输出反馈控制策略，在对时延分段处理的情形 下，基于Ｔ－Ｓ模糊模型，通过构造时滞依赖的Ｌｙａｐｕｎｏｖ－Ｋｒａｓｏｖｓｋｉｉ泛函，推证出确保系统在执行器发生失效故障时 具有完整性的少保守性充分条件，并以求解线性矩阵不等式的方式给出控制器的设计方法．最后，以仿真算例验证 所述方法的可行性和有效性． 关键词：网络化控制系统；Ｔ－Ｓ模糊模型；动态输出反馈；容错控制；时滞依赖 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ
Ｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｏｕｔｐｕｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ
ＬＩ Ｗｅｉ ，ＬＵＯ Ｗｅｉ ，ＪＩＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｎｉａｎ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｔｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａｉ ２．Ｇａｎｓｕ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ。Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏ１ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔ－Ｓ ｆｕｚｚｙ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｏｕｔｐｕｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ａｎｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｌｙａｐｕｎｏｖ－Ｋｒａｓｏｖｓｋｉｉ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ，ａ １ｅｓｓ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ
非线性网络控制系统的故障检测
２０１２年４月 第３３卷第４期 计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ Ａｐｒ．２０１２ ＶｏＬ ３３ Ｎｏ．４
非线性网络控制系统的故障检测
马 晔，崔宝同
（江南大学物联网工程学院，江苏无锡２１４１２２）
摘要：针对一类具有随机丢包的非线性网络控制系统，研究了系统的故障检测问题。基于Ｔ－Ｓ模糊模型将对象线性化，
考虑了控制器和执行器之间、控制器和传感器之间的随机丢包现象，采用满足Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ分布的二进制序列来描述数据传输
的随机丢包。同时利用模糊主导子系统规则，设计了模糊观测器，给出了基于观测器闭环系统渐近稳定的充分条件，并通
过数值仿真实验验证了该方法的有效性。
关键词：非线性网络控制系统；Ｔ－Ｓ模糊模型；故障检测；随机丢包；线性矩阵不等式
中图法分类号：ＴＰ２７３ 文献标识号：Ａ 文章编号：１０００—７０２４（２０１２）０４—１３２９—０４
Ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ
ｒａｎｄｏｍ ｐａｃｋｅｔ ｌｏｓｓｅｓ
ＭＡ Ｙｅ。ＣＵＩ Ｂａｏ—ｔｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ＩｏＴ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ⅵ ｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｒａｎｄｏｍ ｐａｃｋｅｔ ｌｏｓｓｅｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ
ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｔ Ｓ ｆｕｚｚｙ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ ｉｓ ｌｉｎｅａｒｉｚｅｄ．Ｒａｎｄｏｍ ｐａｃｋｅｔ ｌｏｓｓｅｓ ｆｒｏｍ
一类不确定执行器非线性系统的自适应控制
一类不确定执行器非线性系统的自适应控制
刘棕成;董新民;薛建平;张立鹏
【摘 要】An adaptive neural network control method is proposed for a
class of control systems with uncer-tain actuator nonlinearity.A model for
the nonlinear actuator is developed which includes the characteristics of
dead zone,backlash and “backlash-like”hysteresis.By combining the
developed model and the Nussbaum-gain technique,the problem of
uncertain actuator nonlinearity is solved perfectly.The proposed scheme
does not re-quire the prior knowledge on the bounds of parameters of the
motioned characteristics,and the slopes of dead zone can be time variant
when dead zone nonlinearity is concerned.The adaptive compensation
term is adopted to minify the influence of modeling error and external
disturbance.Simulation results are presented to demon-strate the
effectiveness of this method.%针对一类带不确定执行器非线性的控制系统，提出了一种自适应神经网络控制方法。建立了包括死区、齿隙和“类齿隙”磁滞特征的非线性执行器模型。通过结合所建立的模型和 Nussbaum 增益技术，解决了当执行器非线性不确定时的控制问题。所设计的方案不需知道非线性特征参数边界，并且当非线性特征为死区时，其坡度可以为时变的。引入了自适应补偿项消除建模误差和干扰的影响。仿真结果验证了该方法的有效性。
网络化非线性系统的非脆弱H∞控制
第３９卷 Ｖ＿ｏ１．３９ 第１１期 ＮＯ．１１ 计算机工程 Ｃｏｍｐｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１３年ｌ１月 Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１３
・移动互联与通信技术・ 文章缩号：１ｏｏ０—３４２８（２ｏ１３）ｌ１—＿ｏ０６８—＿＿０６ 文献标识码：Ａ 中圈分类号ｔ ＴＰ３９１
网络化非线性系统的非脆弱Ｈ。。控制
马卫国 ，杨忠
（１．南通大学电气工程学院，江苏南通２２６０１９；２．南京航空航天大学自动化学院，南京２１００１６）
摘要：具有对数量化、网络诱导时延和数据包丢失的网络化Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ非线性系统控制器，存在参数摄动问题。为此，设计一种 加性非脆弱状态反馈Ｈ 控制器。将数据量化和网络诱导时延对被控系统的影响，转化为系统的不确定参数，网络化控制系统建模 为马尔可夫跳变系统。采用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式方法，给出网络化Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ非线性系统的加性非脆弱状态反馈
Ｈ。。控制器存在的充分条件，该非脆弱Ｈ。。控制器可通过解线性矩阵不等式求出。仿真结果表明，当控制器存在参数摄动时，与传 统控制器相比，非脆弱控制器不仅能使被控系统稳定，而且满足设定的Ｈ 性能指标。
关健词：网络化非线性系统；对数量化；网络诱导时延；数据包丢失；非脆弱控制；线性矩阵不等式
Ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｅ Ｈ∞Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｓｙｓｔｅｍ
ＭＡ Ｗｅｉ－ｇｕｏ ．ＹＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ￣
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ ２２６０１９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｅｔｌ Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｎｏｎ—ｆｒａｇｉｌｅ ｓｔａｔｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｈ。。ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ ｄａｔａ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ，ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｅｌａｙ ｓｈｏｒｔｅｒ ｔｈａｎ ｏｎｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｐａｃｋｅｔ ｄｒｏｐｏｕｔ ｇｏｖｅｒｎｅｄ ｂｙ Ｍａｒｋｏｖ ｃｈａｉｎ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄａｔａ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｅｌａｙ ｉｓ ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ