1、隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展以及控制系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大，21世紀的控制系統(tǒng)將以網(wǎng)絡為主要特征。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(Networked Control Systems，簡稱NCSs)是控制、計算機、通信、網(wǎng)絡等多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，它可以應用于幾乎任何帶有控制器的分布設備需要進行數(shù)據(jù)交換的場合，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡化、集成化、分布化、節(jié)點智能化的發(fā)展趨勢，NCSs是當前控制系統(tǒng)發(fā)展的新階段。由于具有成本低、連接線數(shù)少、易于擴展維護、高效

2、、高可靠性和信息資源共享等諸多優(yōu)點，使得NCSs已在工業(yè)自動化、智能交通、機器人、航空航天、國防等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。但是，NCSs中由于網(wǎng)絡的引入，不可避免地帶來了許多問題：如網(wǎng)絡傳輸時滯、數(shù)據(jù)丟包、多包傳輸、時鐘異步等等。這些問題的存在，不但會降低控制系統(tǒng)的性能，甚至導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，從而使得對NCSs的分析和設計變得十分復雜。因此，對NCSs的分析與綜合是當前控制理論研究的重要內(nèi)容，也已成為國內(nèi)外學者研究的熱點問題之一。

3、　　 本文從控制理論及算法的角度出發(fā)，圍繞NCSs中的一些基本問題，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論、時滯系統(tǒng)理論、隨機系統(tǒng)理論及線性矩陣不等式(LMIs)方法、奇異系統(tǒng)方法、自由權(quán)矩陣方法等的一些現(xiàn)有結(jié)果對NCSs的建模、穩(wěn)定性和控制進行了相關(guān)研究，在對NCSs的分析與綜合過程中給出了這些基本問題的研究結(jié)果。
　　 首先，本文介紹了NCSs的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程、基本概念特點等，詳細闡述了其基本內(nèi)容。從控制和網(wǎng)絡通信兩個角度較全

4、面地對國內(nèi)外NCSs主要研究內(nèi)容、典型研究方法進行了概括總結(jié)，指出了存在的問題及本文待研究的內(nèi)容。
　　 由于控制網(wǎng)絡是NCSs中的重要組成部分，而時滯問題是NCSs中的核心問題之一，因此本文系統(tǒng)闡述了控制網(wǎng)絡的基本概念和基本內(nèi)容，重點討論和分析了以太網(wǎng)(Ethernet)、控制網(wǎng)(ControlNet)和CAN總線三種典型控制網(wǎng)絡的特點和性能。同時還對NCSs中的時滯問題進行詳細的分析，討論了時滯的組成、定義及其對NCSs的影

5、響等。這些定性的分析和討論對于研究NCSs的建模、穩(wěn)定性分析與控制具有重要的指導意義和參考價值。
　　 針對現(xiàn)有的研究結(jié)果大多局限于單回路NCSs的建模與分析，分別建立了多時滯NCSs和一類不確定多時滯MIMO的NCSs的各種模型，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMIs方法研究了多時滯NCSs的時滯相關(guān)穩(wěn)定性和鎮(zhèn)定性問題，給出了基于廣義Lyapunov矩陣方程(不等式)和LMIs形式的較小保守性的穩(wěn)定和鎮(zhèn)定判據(jù)，并設計了無記憶

6、狀態(tài)反饋控制器。
　　 針對一類MIMO的NCSs模型，在考慮常時滯、時變時滯和系統(tǒng)不確定性等情形下，分別利用時滯系統(tǒng)理論、LMIs方法、奇異系統(tǒng)方法以及引入自由權(quán)矩陣等方法分析了這類不確定多時滯NCSs的魯棒穩(wěn)定性問題，給出了基于LMIs形式的與時滯相關(guān)/無關(guān)、與時滯導數(shù)相關(guān)/無關(guān)的穩(wěn)定判據(jù)。同時還給出了相應的標稱系統(tǒng)的穩(wěn)定結(jié)論。與其它文獻結(jié)論相比，這些結(jié)論保守性較小且更具有廣泛性和一般性。數(shù)字實例和仿真表明了這些方法的有效性

7、。
　　 考慮到系統(tǒng)的不確定性及外界干擾，建立了具有丟包和時滯的NCSs模型，將其等效為一個不確定馬爾可夫切換時滯系統(tǒng)。針對此模型，構(gòu)造出一種新型的Lyapunov-Krasovskii泛函，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論、隨機時滯系統(tǒng)理論并結(jié)合LMIs技巧和自由權(quán)矩陣等方法，研究了該系統(tǒng)與時滯相關(guān)的魯棒穩(wěn)定性、鎮(zhèn)定性及具有一定干擾抑制水平的控制器設計等問題。給出了一系列基于LMIs的較小保守性的魯棒隨機穩(wěn)定和鎮(zhèn)定條件，這些結(jié)論

8、與現(xiàn)有文獻相比保守性更小且更具有廣泛性，同時還給出了相應最大允許時滯邊界(MADB)的求解算法。實例仿真說明了方法的有效性。
　　 針對NCSs可能存在的隨機擾動，研究了具有時變時滯和不確定性的線性、非線性隨機擾動NCSs的魯棒穩(wěn)定性和均方指數(shù)穩(wěn)定性問題。通過運用Lyapunov穩(wěn)定性理論、隨機時滯系統(tǒng)理論并結(jié)合LMIs技巧和自由權(quán)矩陣等方法，得到了一系列基于LMIs的保守性較小的魯棒隨機穩(wěn)定、均方指數(shù)穩(wěn)定的判據(jù)，這些結(jié)果對于確