[发明专利]一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法

说明书

一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法，涉及一种网络控制方法，本发明给出了基于信号死区传输的网络控制系统的动态输出反馈控制方法，针对信息受限的网络控制系统，使用死区处理器分别限制传感器和控制器以及控制器和执行器之间的网络通道信号传输的数量，针对状态不可测量的情况，设置动态输出反馈控制器，在动态输出反馈的控制下，建立具有信号传输死区的闭环网络系统模型，给出基于线性矩阵不等式的动态输出反馈控制器的设计条件，此条件可以保证网络控制系统的稳定工作，并具备较好的系统性能。在网络控制系统信息受限的情况下，使用死区传输策略减少数据传输数量，降低网络负担，提高系统的性能。

技术领域

本发明涉及一种网络控制方法，特别是涉及一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法。

背景技术

网络控制系统（NCSs）是计算机网络技术、通信技术与自动控制技术结合的产物。随着工业自动化、通信、计算机、网络等技术的发展，网络控制系统的应用范围在不断地扩大。NCS 的应用已经遍布各行各业，包括工业控制、航空航天、电力系统，智能建筑，智能家居，车联网以及物联网等各个领域。

然而，大量数据包在有限的网络带宽内传输，增加了网络拥塞的概率，这可能导致更高的传输延迟和数据丢失。因此，采用死区传输控制策略来减少网络控制系统的传输数据，提高网络的性能。在这些通信网络中，死区处理器分别设置在传感器和控制器以及控制器和执行器之间。死区处理器可以保证只有当前一时刻与当前时刻的信号差值大于给定阈值时，信号才被传输，否则将继续保持前一时刻信号。结果表明，死带控制策略可以有效地减少传输数据量，降低网络拥堵的概率，减轻通信网络的负担。另一方面，在许多工程实践中，网络控制系统的状态信号往往不能直接测量得到,这使得很多状态反馈控制方案在实际工程中难以应用。然而现有研究结果大部分是关于网络控制系统状态反馈控制的，因此研究信号死区传输的网络控制系统的动态输出反馈控制方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法，本发明针对信息受限的网络系统,采用死区控制策略，降低数据传输数量，减少网络负担，针对状态信号不可测量的情况，采用动态输出反馈控制来保证系统稳定。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1,根据实际网络环境，在考虑网络诱导时延和变周期采样的情况下，给出系统被控对象模型，网络系统模型以状态方程的形式给出；

步骤2,采取死区传输策略对网络控制系统的传感器和控制器以及控制器与执行器两侧的信号进行控制，给出信号的死区控制策略的具体方法；

步骤3,在步骤1和步骤2的基础上，在考虑系统状态信号不可测量的情况下，设计动态输出反馈控制器，给出动态输出反馈控制器的数学表达式；

步骤4,在动态输出反馈控制策略下，建立具有信号传输死区的网络控制系统的闭环数学模型；

步骤5,基于步骤4中的网络系统的闭环模型，采用李亚普诺夫方法，和线性矩阵不等式技术，给出动态输出反馈控制器的设计方法，闭环网络控制系统稳定的充分条件是以线性矩阵不等式形式给出，从而获得动态输出反馈控制器的设计参数。

所述的一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法，所述步骤1，建立网络系统的被控对象的状态方程如下：

其中，分别是系统的状态、控制输入及被控输出，分别是具有适当维数的常数矩阵。

所述的一种信号传输死区网络系统动态输出反馈控制方法，所述网络系统测量输出信号和控制输入信号在分别送到控制器和执行器之前，采用死区处理器进行设置；死区处理器1表达式为