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        時滯系統(tǒng)方法的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

        2019-12-04 01:47:08王天寶盛夏
        軟件導(dǎo)刊 2019年10期

        王天寶 盛夏

        摘要:為減少網(wǎng)絡(luò)帶寬資源浪費,提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)運行性能,提出一種基于新型事件觸發(fā)方案的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方法。首先通過研究網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的影響,利用時滯系統(tǒng)方法建立分析延遲系統(tǒng)模型;然后基于該模型,利用Lyapunov泛函、改進(jìn)的Jensen不等式及Newton-Leibniz公式,導(dǎo)出系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)并用線性矩陣不等式表示;最后用一個數(shù)值例子進(jìn)行Matlab仿真,驗證該方法有效性。仿真實例表明,該事件觸發(fā)方案平均發(fā)布周期比現(xiàn)有方案長,可減輕網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載。

        關(guān)鍵詞:事件觸發(fā)機制;時變時延;Lyapunov泛函;線性矩陣不等式

        DOI:10.11907/ejdk.182906開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):

        中圖分類號:TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-7800(2019)010-0169-04

        0引言

        網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCSs)是通過網(wǎng)絡(luò)連接被控對象、傳感器、控制器與執(zhí)行器形成的閉環(huán)系統(tǒng)。NCSs具有避免敷設(shè)專線、可實現(xiàn)資源共享等優(yōu)點。由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的局限,數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸中存在時延、丟包以及時序錯亂等問題,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)性能惡化和不穩(wěn)定。因此基于事件觸發(fā)機制的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究廣受關(guān)注。

        文獻(xiàn)研究了如何降低網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對通信的需求,在此基礎(chǔ)上獲得了最大允許時間間隔以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性,然而,該方法會導(dǎo)致固有周期性傳輸;文獻(xiàn)提出僅當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)超過閾值時才使用驅(qū)動的事件觸發(fā)控制方式;從文獻(xiàn)可以看出,構(gòu)建的事件觸發(fā)方案依賴于對系統(tǒng)狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)控,以檢測當(dāng)前狀態(tài)是否超過觸發(fā)閾值。要實現(xiàn)該類事件觸發(fā)方案,需要對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造,但可能使事件觸發(fā)方案更加復(fù)雜。

        已有研究大多基于周期觸發(fā)機制的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。本文研究對象為具有時滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),其事件觸發(fā)器位于采樣器和控制器之間,可用于確定是否應(yīng)該將新采樣的狀態(tài)發(fā)送到控制器。與文獻(xiàn)中的情況不同,該事件觸發(fā)器的實現(xiàn)只需在離散瞬間對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。因此,本文事件觸發(fā)方案比已有文獻(xiàn)的方案更容易實現(xiàn)。本文事件觸發(fā)方案首先提出用于系統(tǒng)分析的新模型,該模型考慮了網(wǎng)絡(luò)傳輸時延的影響和事件觸發(fā)方案性質(zhì),基于此,再導(dǎo)出系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)并用線性矩陣不等式的形式表示。該方法可保證采樣器端只發(fā)送真正必要的信號至控制器端,減少采樣器釋放時間,進(jìn)而減輕網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載。

        1系統(tǒng)描述與事件觸發(fā)器

        4結(jié)語

        本文提出了一種降低網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載的事件觸發(fā)方案,該方案用于確定傳感器采樣信號的傳輸時間,并隨之提出一種具有網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)事件觸發(fā)控制設(shè)計方法。利用時延系統(tǒng)模型描述了傳輸時延對系統(tǒng)的影響,再導(dǎo)出系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)并用線性矩陣不等式的形式表示。仿真實例表明,本文事件觸發(fā)方案平均發(fā)布周期比現(xiàn)有方案更長,可減輕網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載。

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