控制器与协议协同设计：网络控制系统的稳定性研究

本文主要探讨了控制器与协议协同设计在具有中继访问约束的网络控制系统稳定性方面的研究。作者们关注的是基于离散时间切换系统的网络控制系统的闭环稳定性。通过平均滞回时间方法，论文提出了确保闭环网络控制系统指数稳定性的充分条件。 首先，研究者将网络化控制系统视为一个动态的、受到通信网络限制的系统，其中网络介质访问协议（Medium Access Control, MAC）对实时性能和稳定性有显著影响。为了克服这种约束，他们采用了一种新颖的协同设计策略，即将控制器的设计与通信协议的选择相结合，以优化系统整体的性能。 在论文的理论部分，作者引入了数学模型来分析系统的动态特性，并利用平均滞回时间理论来建立稳定性分析框架。这种方法允许评估在网络传输延迟和数据丢包等不确定因素下，控制系统的稳定性如何保持在可接受的范围内。 基于这些条件，论文进一步提出了稳定控制器的具体设计方法，这包括选择适当的控制器结构、确定适当的反馈机制以及优化控制律以抵消网络干扰。同时，也为网络调度协议设计提供了指导原则，旨在最小化数据传输冲突和确保关键控制信息的及时传递。 在实证部分，作者通过一个数值例子来验证他们提出的控制器与协议协同设计方法的有效性。这个例子展示了在实际应用中的系统性能提升，证明了这种方法能够在满足中继访问约束的同时，确保网络控制系统的稳定性和响应速度。 论文的关键词包括网络控制系统、中继访问约束、协同设计、稳定控制器和协议设计。这篇研究对于理解和改进现代工业控制系统、自动化系统以及分布式系统等领域具有重要的理论价值和实践意义，因为它强调了在复杂网络环境中控制算法和通信协议之间相互作用的重要性。