网络控制系统鲁棒保性能控制策略与LMI方法

"这篇论文是2008年由张喜民、李建东和张建国共同发表的，属于自然科学领域的研究，主要探讨了网络控制系统的鲁棒保性能控制问题。研究针对单包传输且存在有界时变通信时延的网络控制系统，建立了一种离散不确定时滞系统模型。通过将时延不确定性转换为闭环系统参数的摄动，利用鲁棒控制理论和Lyapunov稳定性原理，提出了一种确保系统性能的控制策略和线性矩阵不等式(LMI)的解决方案。该工作隶属于国家部委预研项目，对于理解和设计能够应对网络延迟的稳健控制系统具有重要意义。" 本文的核心内容是关于网络控制系统的鲁棒保性能控制，这在现代自动化和工业控制系统中具有广泛的应用。网络控制系统（Networked Control Systems, NCS）是指控制回路中的信号传输和处理通过网络进行的系统，其性能往往受到通信时延、丢包和网络拥塞等因素的影响。在张喜民等人的研究中，他们关注的是单包传输情况下的网络控制系统，这种系统的特点是每次只传输一个数据包，因此时延变化的边界和不确定性对系统性能影响尤为显著。 为了克服这些影响，研究者首先建立了一个离散不确定时滞系统模型，这有助于量化和分析时延带来的不确定性。时延不确定性通常表现为数据包在网络中传输时可能出现的随机延迟，这种不确定性可能破坏系统的稳定性。通过将时延不确定性视为闭环系统参数的摄动，研究者能够将其纳入到控制设计中。 接着，他们应用了鲁棒控制理论，这是一种保证系统性能不受不确定性和外部扰动影响的控制方法。结合Lyapunov稳定性原理，可以确保所设计的控制器能够保持系统的稳定性，即使在时延变化和模型不确定性的情况下。具体地，他们提出了一种鲁棒保性能控制律的存在条件，并给出了一套设计状态反馈控制器的线性矩阵不等式（LMI）求解方法。LMI是一种有效的工具，用于寻找满足特定性能指标和约束的控制器参数。 该研究的成果不仅为网络控制系统的分析提供了新的视角，也为设计能应对网络时延的鲁棒控制器提供了实用的计算框架。对于工程实践，这一方法有助于提升网络控制系统的稳健性和可靠性，尤其是在那些时延敏感的应用中，如航空航天、智能制造和智能交通等领域。