网络控制系统鲁棒H∞容错控制设计与仿真

"这篇论文探讨了网络控制系统的鲁棒H∞容错控制器设计，针对包含网络时延和数据包丢失的模型，考虑了执行器部分失效的情况。通过Lyapunov Krasovskii泛函方法和积分不等式，得出了系统的H∞鲁棒稳定性条件，并使用锥补线性化算法设计了容错控制器。仿真结果证明了控制器在各种不确定性及执行器故障下的有效性。关键词包括网络控制系统、网络时延、容错控制和H∞控制。" 本文是2008年发表在东南大学学报自然科学版的一篇研究论文，主要关注的是网络控制系统的鲁棒H∞容错控制器设计。网络控制系统（NCS）在现代工业自动化和远程监控等领域广泛应用，但网络环境中的延迟和数据包丢失对系统性能产生显著影响，同时执行器可能出现部分失效，这些问题都需要有效的控制策略来解决。 论文首先建立了一个包含网络时延和数据包丢失的NCS模型，这是对现实世界中网络控制系统的更准确描述。考虑到执行器可能出现的故障，这增加了问题的复杂性和挑战性。作者采用了Lyapunov Krasovskii泛函方法，这是一种常用的技术，用于分析和证明系统的稳定性。通过引入一个积分不等式，他们能够推导出系统的H∞鲁棒稳定性条件，这意味着系统在存在不确定性和故障的情况下仍能保持稳定。 进一步，论文利用锥补线性化算法设计了鲁棒H∞容错控制器。这种算法允许设计出的控制器不仅保证系统的稳定性，还能确保系统的H∞性能指标，即系统的输出对输入扰动的影响被限制在一个预设的范围内。这意味着即使在有不确定性或执行器故障的情况下，系统的表现也能得到保障。 最后，通过数值仿真，论文展示了所设计控制器的有效性。仿真结果表明，无论不确定性如何变化，或者执行器发生何种故障，控制器都能确保系统实现鲁棒渐近稳定，并且其H∞范数界在可接受范围内，验证了理论分析的正确性。 这篇论文为网络控制系统的容错控制提供了新的设计方法，对实际工程应用具有重要的指导价值，特别是在面对网络环境的不可预测性和设备故障时。其研究结果有助于提升网络控制系统的健壮性和可靠性。