1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)位于控制理論和通訊理論的交叉點(diǎn).隨著近些年來(lái)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)也受到越來(lái)越多的關(guān)注.由于通訊網(wǎng)絡(luò)的引入，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”直接相連的控制系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如布線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)靈活，易于安裝維護(hù)等.然而，通訊網(wǎng)絡(luò)自身的一些特性，例如延時(shí)，丟包，帶寬約束等，同樣會(huì)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多新的問(wèn)題.這些問(wèn)題不僅破壞了控制系統(tǒng)的性能，而且使得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)變得異常復(fù)雜.因此，如何通過(guò)有效

2、的控制理論方法來(lái)解決這些問(wèn)題，已經(jīng)成為控制領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn).本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)化建模以及控制方法進(jìn)行了深入的分析和研究，其主要工作如下:
　　1.針對(duì)一類帶有分段常數(shù)廣義采樣保持函數(shù)(PCGSHF)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究了其建模及綜合設(shè)計(jì)問(wèn)題.考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的時(shí)滯和丟包現(xiàn)象，提出了一個(gè)具有PCGSHF的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的模型.通過(guò)使用一個(gè)多基準(zhǔn)點(diǎn)參數(shù)方法，所獲得的模型被劃分為兩個(gè)部分，一個(gè)與給定的多基準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān)，另一個(gè)與有

3、界不確定的多基準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān).這種劃分實(shí)現(xiàn)了通過(guò)給定有限個(gè)多基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)窮多個(gè)滿足穩(wěn)定性條件的PCGSHF.提出了一個(gè)基于PCGSHF段數(shù)的范數(shù)有界方案用于處理模型中由網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯引起的非線性擾動(dòng)問(wèn)題.利用Lyapunov理論和LMI技術(shù)，得到了系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，并且設(shè)計(jì)了反饋控制器以及PCGSHF.
　　2.針對(duì)一類具有輸入時(shí)滯的采樣系統(tǒng)，不僅研究了其周期反饋控制問(wèn)題，而且將所得到的理論結(jié)果直接應(yīng)用在了具有廣義采樣保持函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制

4、系統(tǒng)當(dāng)中.根據(jù)周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式，提出了一個(gè)非線性分段周期函數(shù)(NPPF)用于構(gòu)造廣義采樣保持函數(shù)(GSHF).通過(guò)將NPPF的頻率參數(shù)與系統(tǒng)的輸入時(shí)滯之間建立一種函數(shù)關(guān)系，得到了一個(gè)混雜的非線性時(shí)滯系統(tǒng)模型.基于Lyapunov理論和LMI技術(shù)，得到了系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性判據(jù).此外，通過(guò)提出確保GSHF為全局光滑的廣義采樣保持函數(shù)(GSGSHF)，消除了GSHF自身的跳變切換性質(zhì)，從而增加了其在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的可靠性.
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5、.針對(duì)一類有限帶寬約束條件下的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究了其建模以及綜合設(shè)計(jì)問(wèn)題.提出了一個(gè)壓縮補(bǔ)償策略，解決了由于丟包現(xiàn)象而造成的信息傳遞的完整性問(wèn)題.基于此方案，將帶有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯和丟包現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模成一個(gè)非線性切換系統(tǒng).根據(jù)Lyapunov理論和LMI技術(shù)，提出了該模型的穩(wěn)定性判據(jù)以及控制器的設(shè)計(jì)方法.
　　4.針對(duì)一類具有隨機(jī)時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究了周期反饋控制問(wèn)題.建立了馬爾可夫(Markov)隨機(jī)時(shí)滯系統(tǒng)模型。該模型

6、包括一個(gè)分段常數(shù)廣義采樣保持函數(shù)(PCGSHF)以及一個(gè)用于描述網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失的馬爾可夫鏈.應(yīng)用Lyanunov理論和LMI技術(shù)得到了閉環(huán)NCSs隨機(jī)穩(wěn)定的充分條件，并給出了狀態(tài)反饋控制器和PCGSHF的設(shè)計(jì)方法.
　　5.針對(duì)一類基于隨機(jī)事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究了穩(wěn)定性分析和控制器的設(shè)計(jì)問(wèn)題.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的工作流程被劃分為兩種獨(dú)立的狀態(tài):一種是具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的成功傳遞狀態(tài)，另外一種是無(wú)法在指定時(shí)間內(nèi)到達(dá)的丟包狀態(tài)

7、.兩種狀態(tài)的區(qū)分就在于數(shù)據(jù)包的傳遞耗時(shí)是否超過(guò)規(guī)定的最大允許時(shí)滯.一個(gè)基于事件劃分的馬爾可夫鏈用于描述系統(tǒng)每次成功傳遞之間的跳變并且包含了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和丟包兩種情形.相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以被建模為一個(gè)混雜的非線性隨機(jī)切換系統(tǒng).針對(duì)模型中由于內(nèi)采樣行為引起的非線性擾動(dòng)，提出了兩個(gè)范數(shù)有界策略.根據(jù)Lyanunov理論和LMI技術(shù)，得到了確保系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件以及控制器的設(shè)計(jì)方法.
　　最后，指出了目前網(wǎng)絡(luò)控制理論研究中存在的一些問(wèn)題