[发明专利]一种基于时延丢包模态依赖的网络控制系统切换控制方法

权利要求书

1.一种基于时延丢包模态依赖的网络控制系统切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：为了建立网络控制系统的状态空间方程，分析一个采样周期内可能发生的时延和丢包情况以及它们对网络控制系统动态性能的影响，归纳总结可以将其分成三种情况；

情况1：在当前采样周期内有一个数据包到达，则状态方程如下：

情况2：在当前采样周期内没有数据包到达，则状态方程如下：

情况3：在当前采样周期内有多个数据包到达，则状态方程如下：

其中Φ＝e^Ah,d_k表示当前采样周期前发生的连续丢包，1≤d_k≤M，g_k表示当前采样周期收到的连续发生的旧数据，1＜g_k≤N；

步骤二：基于步骤一所分析的所有可能发生的网络状况对网络控制性能的影响，引入有效采样时间点建立网络控制系统的综合状态空间模型；

步骤三：考虑所有可能发生的网络情况基于网格离散化方法，将不确定的时延和丢包离散化到一个有限集中，将步骤二建立的闭环网络控制系统模型转化为可以同时包含稳定子系统和不稳定子系统的网络控制系统的切换控制模型；

步骤四：采用多Lyapunov函数方法设计并实现满足允许平均驻留时间的网络控制系统基于时延和丢包的模态依赖的切换控制器，保证了网络控制系统在不同时延和丢包情况下的系统稳定。

2.根据权利要求1所述的一种基于时延丢包模态依赖的网络控制系统切换控制方法，其特征在于，所述的步骤二具体为：

首先，定义有效采样时间点，有效采样时间点是指在此采样时间点采集的数据有效的被反馈作用到了被控对象上，设连续的有效采样时间点为0＝i₀i₁i₂…i_k…，因此，对于两个相邻有效采样时间点间隔的时间段内[i_k,i_k+1)，网络控制系统的状态空间方程的递阶形式可以表示为

并且对于有效采样时间点i_k+1,网络控制系统的状态空间方程可以表示为

综合(4)和(5)两种情况，综合的网络控制系统方程写成

其次，考虑反馈控制器对被控对象的作用，在两个相邻有效采样时间点间隔的时间段内[i_k,i_k+1)，采用零阶保持器,因此在[i_k,i_k+1)反馈控制器写成

u(i_k+1-1)＝K(k)x(i_k+1-1) (7)

其中K(k)是要设计的反馈控制增益,它的值和时延τ_k以及d_k都有关系；

最后，引入增广向量

z(k+1)＝[x(i_k+1)x(i_k+1-1)…x(i_k+1)x(i_k)u(i_k+1-1)]^T，则系统(6)可以被写成闭环控制系统的形式

z(k+1)＝Ψ_kZ(k) (8)

其中