[发明专利]一种基于事件触发的网络控制系统控制器设计方法

权利要求书

1.一种基于事件触发的网络控制系统控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对具有事件触发机制、网络诱导时延、输出扰动和随机丢包的线性网络控制系统，引入伯努利随机变量分布，采用双传输通道以备份通道的方式进行建模分析，建立该线性网络控制系统的系统模型；

2)设置事件触发条件，根据事件触发条件确定传感器的测量输出是否应该通过网络通道被传输至控制器；

3)建立传感器到控制器的数据备份传输通道，建立网络丢包补偿机制；

4)基于备份传输通道补偿的方式和事件触发机制模型建立闭环系统模型；

所述步骤4)中，建立闭环系统模型具体为：

其中，x(t)∈Rⁿ和z(t)∈R^p分别表示系统状态向量和系统的被控输出，表示系统状态向量的导数，ω(t)∈L₂[0,∞)为系统受到的扰动函数，η(t)为主通道的时间延时函数，ξ(t)为系统副通道即备份通道的时延函数，随机变量λ(t)为引入的Bernoulli分布白噪声序列，e(i_kh)为系统在事件触发机制下的相邻采样时刻的状态差值，A、B、B₁、C、D为具有合适维数的矩阵表示网络控制系统模型参数，K为控制输入向量的系数矩阵；

5)基于所述的闭环系统模型、事件触发机制、网络丢包补偿机制，根据网络控制系统的输入到状态稳定的条件，完成控制器设计；

6)构造模糊Lyapunov函数，利用Lyapunov稳定性理论、相关引理和线性矩阵不等式，得到系统稳定和丢包补偿的稳定性的鲁棒性能分析，进一步设计带有丢包补偿控制器的参数矩阵和加权矩阵Φ；

所述步骤6)具体过程为：

对于给定的α，0＜α＜1；η₁≥0,η₂＞0,ξ₁≥0,ξ₂＞0,δ＞0,γ＞0,如果存在对称正定矩阵W,和矩阵V,使得所述网络控制系统控制器满足线性矩阵不等式为：

α为Lyapunov泛函积分限参数，为随机变量λ(t)分布后的值，其值为“0”或“1”，η₁和η₂为主通道时延上下限，ξ₁和ξ₂为副通道时延上下限，γ为H∞性能参数，为Lyapunov泛函积分中的矩阵参数；

其中

并且所述的网络控制系统在控制输入向量的系数矩阵K＝V^TW^-1作用下均渐近稳定且具有H∞范数界γ。

2.根据权利要求1所述的基于事件触发的网络控制系统控制器设计方法，其特征在于，所述建立该线性网络控制系统的系统模型具体为：

其中，A、B、B₁、C、D为网络控制系统模型参数；x(t)∈Rⁿ为系统状态向量，u(t)∈R^m为系统控制输入向量即执行器输入,ω(t)∈L₂[0,∞)为系统受到的扰动函数，z(t)∈R^p为系统的被控输出；Rⁿ、R^m、R^p分别表示n、m、p阶的矩阵；

随机变量λ(t)满足下列分布概率：

Prob表示随机变量λ(t)的概率值，E{λ(t)}表示对随机变量λ(t)求分布后的确定结果的表示，定义为随机变量λ(t)分布后的值，其结果为两个已知常数“0”和“1”，即可描述为通过二级信道传输的控制输入的概率为则采用通过主信道传输的控制输入的概率为