網路誘導時延和數據丟包對網路化控制的積極作用研究

《網路誘導時延和數據丟包對網路化控制的積極作用研究》是依託山西大學，由張大偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：網路誘導時延和數據丟包對網路化控制的積極作用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張大偉
• 依託單位：山西大學

項目摘要

本項目研究了事件觸發機制下網路誘導時延和數據丟包對一類系統的網路化控制的積極作用及其在抗震工程中的套用。控制系統中通訊網路的介入有效地增加了系統靈活性和實現了遠程控制任務等。同時，由於網路頻寬和服務能力的物理限制，網路傳輸中不可避免地存在網路誘導時延和數據丟包。通常，它們被認為是導致系統性能退化甚至不穩定的主要因素。本項目中，基於一個新穎的視角，我們研究網路誘導時延和數據丟包是否對網路化控制具有積極作用。如果有，如何利用它們的積極作用來改善系統的控制性能？為了節省通信資源和減少計算負擔，我們構造合理的事件觸發傳輸方案，並提出一些協同設計算法來同時獲取事件觸發參數、合適的網路誘導時延、數據丟包和控制器參數，使得在儘可能少傳輸數據情況下閉環系統具有一個滿意的性能。最後，將理論成果套用於地震中建築結構系統的振動控制。本項目將拓寬網路化控制系統的研究領域，為實際套用提供有效的理論支撐。

結題摘要

針對不能被非時延控制器鎮定，但能被時延控制器鎮定的線性系統和基於T-S模糊模型的非線性系統，分別揭示並探索了網路誘導時延和數據丟包對網路化控制的積極作用。（i）首次提出了非小時延方法解決此類網路化控制系統的穩定性和性能分析問題，給出了結合LMI技術和進化算法的控制設計策略；（ii）建立了事件觸發網路環境下模糊控制的異步T-S模糊模型並給出了異步約束界的計算方法，得到了依賴異步約束界的網路化模糊控制器的非線性設計方法，解決了現存工作中模糊系統的網路化控制器的線性設計難題；（iii）針對受地震激勵的建築結構系統，給出了如何利用網路化誘導時延和數據丟包的積極作用的主動振盪控制設計方案，在保證滿意振盪性能的同時提升了網路化控制的容許回響時間並減小了控制能量的輸入。 現有網路化控制系統的研究大多關注網路誘導因素的消極作用，儘可能的減小甚至消除這些因素，而本項目基於網路誘導因素的積極作用視角開展研究，主動引入網路來改善穩定性和控制性能，這些拓寬了網路化控制系統的研究領域，填補了一些研究空白。另外，本項目給出了事件觸發通訊機制下異步模糊控制的協同設計策略，探索並重估了網路化非線性控制系統框架下模糊控制理論，為實踐中非線性系統的網路化控制提供理論指導。