[发明专利]不确定发生概率情形下网络化控制系统的滑模控制方法

说明书

本发明提供不确定发生概率情形下网络化控制系统的滑模控制方法，属于滑模控制技术领域。本发明首先针对不确定发生概率的数据丢包情形下具有分布式传感器时滞和有界时变时滞的网络化控制系统的动态模型设计滑模函数，构造系统的控制器并分别代入动态模型与滑模函数中，保证所得到的滑模函数在有限时间内收敛至滑模面的带状邻域内，获得此时的等效控制；将等效控制代入网络化控制系统，得到闭环系统，并分析其稳定性，最后获得滑模函数中待求解的矩阵，实现滑模控制方法。本发明解决了在网络化控制系统具有不确定发生概率的数据丢包情形下，现有滑模控制技术不能同时处理分布式传感器时滞和有界时变时滞的问题。本发明可用于系统的滑模控制。

技术领域

本发明涉及网络化控制系统的滑模控制方法，属于滑模控制技术领域。

背景技术

滑模控制是控制系统中进行重点研究的技术，其利用一种特殊的控制方式，使得系统的状态轨迹沿着人为规定的相轨迹(滑模面)滑到期望点。在滑模面上运动时系统具有比鲁棒性更加优越的不变性，加上滑模控制方法结构简单，响应迅速，从而在复杂工业控制问题中得到广泛关注。

在网络化控制系统具有不确定发生概率的数据丢包情形下，现有的滑模控制方法不能同时处理分布式传感器时滞与有界时变时滞，进而对系统状态的稳定性很难进行分析。在实际系统中，时滞现象是普遍存在的。传统的控制器设计方案很难保证时滞系统的稳定性，如何利用时滞的有效信息设计控制器是十分有意义的。而分布式时滞作为一种特殊的时滞广泛存在于生物神经系统中还没有得到广泛的关注，并且分布式时滞的存在对控制器的设计增加了不确定性。滑模控制方法由于其较强的抗鲁棒性，利用滑模控制方法处理带有时变时滞和分布式时滞的网络化系统具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明为解决在网络化控制系统具有不确定发生概率的数据丢包情形下，现有滑模控制技术不能同时处理分布式传感器时滞和有界时变时滞的问题，提供了不确定发生概率情形下网络化控制系统的滑模控制方法。

本发明所述不确定发生概率情形下网络化控制系统的滑模控制方法，通过以下技术方案实现：

步骤一、建立不确定发生概率的数据丢包情形下具有分布式传感器时滞和有界时变时滞的网络化控制系统的动态模型；

步骤二、针对不确定发生概率的数据丢包情形下具有分布式传感器时滞和有界时变时滞的网络化控制系统的动态模型设计滑模函数；

步骤三、通过对滑模函数的各个变量进行分析，利用数据丢包的有效信息构造系统的控制器；

步骤四、将步骤三中得到的控制器分别代入步骤一建立的动态模型与步骤二中的滑模函数，通过李亚普诺夫稳定性理论，保证所得到的滑模函数在有限时间内收敛至滑模面的带状邻域内；

步骤五、当系统状态轨迹滑动至滑模面的带状邻域内时，获得此时的等效控制；

步骤六、将步骤五中所得的等效控制代入所述网络化控制系统，得到闭环系统，通过李亚普诺夫稳定性理论分析闭环系统的稳定性，并结合步骤四中滑模函数在有限时间内收敛至滑模面的带状邻域内的条件获得滑模函数中待求解的矩阵，实现滑模控制方法。

本发明最为突出的特点和显著的有益效果是：

本发明所涉及的不确定发生概率情形下网络化控制系统的滑模控制方法，将滑模控制方法应用于一系列具有分布式传感器时滞、有界时变时滞和不确定发生概率的数据丢包情形下的网络化控制系统中。本发明考虑了在具有不确定发生概率的数据丢包情形下，同时具有分布式传感器时滞与时变时滞对系统稳定性的影响，利用李雅普诺夫函数全面考虑不确定发生概率与时滞有效信息，与现有的滑模控制方法相比，本发明的滑模控制方法可以在不确定发生概率的数据丢包情形下，同时处理分布式时滞和有界时变时滞，得到了基于线性矩阵不等式解的滑模控制方法，状态轨迹能收敛至滑模面的带状邻域内，达到了抗扰动的目的，保证了系统的稳定性。

附图说明