网络控制系统：非脆弱H∞控制与状态观测器设计

"这篇论文研究了在网络控制系统中带有状态观测器的非脆弱H∞控制问题。考虑到系统存在时变时延以及不确定性，论文利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式（LMI）技术，分析了闭环控制系统H∞渐近稳定性的条件，并给出了非脆弱状态观测器和非脆弱鲁棒控制器的设计方法。通过锥补线性化算法求解控制器和观测器的增益矩阵。实际仿真验证了该方法的有效性。" 正文: 在现代工业自动化领域，网络化控制系统（NCS）已经成为一种趋势，因为它能够实现资源共享、远程监控和降低成本。然而，网络环境引入的时延问题对系统性能和稳定性构成了挑战。论文“带有状态观测器的网络控制系统非脆弱H∞控制”深入探讨了如何在存在时延和不确定性的条件下，设计有效的控制策略。 论文首先介绍了网络时延对控制系统性能的影响，强调了状态观测器在解决不可测状态问题中的关键作用。在传统的时延系统鲁棒控制研究中，通常假设状态可测，但实际情况中，由于各种原因，状态测量可能存在困难，此时就需要状态观测器来估计系统状态。然而，现有的观测器设计可能对硬件性能等不确定性因素过于敏感，即存在脆弱性问题。 该研究提出了一种非脆弱H∞控制策略，目标是确保系统在时变时延和不确定性的环境下仍能保持H∞稳定性。H∞控制是一种优化控制设计方法，旨在限制系统对干扰的传递函数，同时保证系统的稳定性。通过Lyapunov稳定性理论，论文建立了保证系统渐近稳定性的数学条件，这些条件以线性矩阵不等式（LMI）的形式表达，便于数值求解。 论文的核心贡献在于提出了非脆弱状态观测器和非脆弱鲁棒控制器的存在条件，以及相应的增益矩阵求解算法。锥补线性化算法用于找到满足LMI条件的控制器和观测器参数，以确保系统的非脆弱性和鲁棒性。这种方法能够处理控制器和观测器在实现过程中可能出现的各种不确定性，提高整个控制系统的稳健性。 仿真实例进一步验证了所提方法的实用性和有效性，表明在存在时延和不确定性的情况下，设计的非脆弱H∞控制器和状态观测器能够有效地维持系统的稳定性能，降低了网络时延和不确定性对系统的影响。 这篇论文为网络化控制系统在复杂环境下的控制设计提供了一种新的视角，通过非脆弱H∞控制策略，提升了系统的鲁棒性和稳定性，对于未来网络控制系统的设计和优化具有重要的理论指导意义。