第10卷第1期 智能系统学报 Vol.10 No.1 2015年2月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Feb.2015 D0I:10.issn.1673-4785.201312015 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20150113.1130.003.html 有数据包丢失奇异网络控制系统H。控制器设计 邱占芝，赵丽娜2，石磊 (1.大连交通大学软件学院，辽宁大连116028：2.大连科技学院电气工程系，辽宁大连116052) 摘要：针对广泛存在于许多领域和行业的奇异被控系统模型，考虑网络控制环境下存在的网络诱导时延、数据包 丢失、外部扰动、奇异系统结构不稳定性和脉冲行为等复杂因素，利用Lyapunov和线性矩阵不等式方法，研究了状态 反馈控制方式下奇异网络控制系统H,控制器设计和优化问题，提出了奇异网络控制系统状态反馈H控制器存在 的条件、H。控制器设计及其优化方法以及相应的扰动衰减度求取方法。系统仿真实例表明了提出的设计方法有效 且可行。 关键词：奇异网络控制系统；H,控制器设计；Lyapunov方法；线性矩阵不等式；数据包丢失；网络诱导时延；脉冲行 为：扰动衰减度 中图分类号：TP13文献标志码：A文章编号：1673-4785(2015)01-0120-11 中文引用格式：邱占芝，赵丽娜，石磊.有数据包丢失奇异网络控制系统H。控制器设计[J].智能系统学报，2015,10(1)：120-130. 英文引用格式：QIU Zhanzhi,ZHAO Lina,SHI Lei.H,controller design for singular networked control systems with data packet dropout[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2015,10(1):120-130. H controller design for singular networked control systems with data packet dropout QIU Zhanzhi',ZHAO Lina'2,SHI Lei' (1.Software Technology Institute,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China;2.Department of Electrical Engineering,Dalian Institute of Science and Technology,Dalian 116052,China) Abstract:In this paper,the problem of H controller design for singular networked control systems with delay and data packet dropout is investigated.The design and optimization of the H.controller are investigated in the status feedback control manner by utilizing Lyapunov and linear matrix inequality methods.TheH controller design takes into consideration factors such as networ-induced delay,data packet dropout,external disturbance,structural insta- bility of singular systems,and impulse behavior in the network control mode.In addition,the condition for the exist- ence of the status feedback H.controller in the singular networked control system,the design and optimization method of H.controller and the corresponding disturbance decay rate solutions are presented.Simulation examples showed that the presented design method is effective and feasible. Keywords:singular networked control systems;H.controller design;Lyapunov method;linear matrix inequality; data packet dropout;network-induced delay;impulse behavior;disturbance decay rate ☑引随着网络控制系统(networked control的广泛关注。在NCs存在的诸多问题中，时延和数 systems,.NCS)应用领域的不断拓展，有关NCS控制 据包丢失一直是影响系统性能质量QoP(quality of 理论与应用技术的研究已经引起国内外专家学者 performance)的主要因素。无论时延呈现恒定的、随 机的、周期的，还是呈现不确定或马尔可夫等特性， 收稿日期：2013-12-15.网络出版日期：2015-01-13. 时延总会影响系统的稳定性，使系统的稳定范围变 基金项目：国家自然科学基金资助项目(61074029,61104093)：辽宁省 科学研究计划资助项目(2011216007). 窄，在一定条件下甚至使系统失稳，消除时延、减少 通信作者：邱占芝.E-mail:zhanzhiqiuok@163.com.第 员园 卷第 员 期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇 摇摇摇 智 能 系 统 学 报摇摇摇摇摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 灾燥造援员园 翼援员 圆园员缘 年 圆 月摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇 悦粤粤陨 栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽 燥灶 陨灶贼藻造造蚤早藻灶贼 杂赠泽贼藻皂泽 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 云藻遭援 圆园员缘 阅韵陨院员园援蚤泽泽灶援员远苑猿鄄源苑愿缘援圆园员猿员圆园员缘 网络出版地址院澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援糟灶噪蚤援灶藻贼 辕 噪糟皂泽 辕 凿藻贼葬蚤造 辕 圆猿援员缘猿愿援栽孕援圆园员缘园员员猿援员员猿园援园园猿援澡贼皂造 有数据包丢失奇异网络控制系统 匀∞ 控制器设计 邱占芝员 袁赵丽娜员袁圆 袁石磊员 渊员援大连交通大学 软件学院袁辽宁 大连 员员远园圆愿曰 圆援 大连科技学院 电气工程系袁辽宁 大连 员员远园缘圆冤 摘 要院针对广泛存在于许多领域和行业的奇异被控系统模型袁考虑网络控制环境下存在的网络诱导时延尧数据包 丢失尧外部扰动尧奇异系统结构不稳定性和脉冲行为等复杂因素袁利用 蕴赠葬责怎灶燥增 和线性矩阵不等式方法袁研究了状态 反馈控制方式下奇异网络控制系统 匀∞ 控制器设计和优化问题袁提出了奇异网络控制系统状态反馈 匀∞ 控制器存在 的条件尧匀∞ 控制器设计及其优化方法以及相应的扰动衰减度求取方法遥 系统仿真实例表明了提出的设计方法有效 且可行遥 关键词院奇异网络控制系统曰匀∞ 控制器设计曰蕴赠葬责怎灶燥增 方法曰线性矩阵不等式曰数据包丢失曰网络诱导时延曰脉冲行 为曰扰动衰减度 中图分类号院 栽孕员猿 摇 文献标志码院粤摇 文章编号院员远苑猿鄄源苑愿缘渊圆园员缘冤园员鄄园员圆园鄄员员 中文引用格式院邱占芝袁赵丽娜袁石磊援有数据包丢失奇异网络控制系统 匀∞ 控制器设计咱允暂援 智能系统学报袁 圆园员缘袁 员园渊员冤 院员圆园鄄员猿园援 英文引用格式院匝陨哉 在澡葬灶扎澡蚤袁 在匀粤韵 蕴蚤灶葬袁 杂匀陨 蕴藻蚤援匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 凿藻泽蚤早灶 枣燥则 泽蚤灶早怎造葬则 灶藻贼憎燥则噪藻凿 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂泽 憎蚤贼澡 凿葬贼葬 责葬糟噪藻贼 凿则燥责燥怎贼咱允暂援 悦粤粤陨 栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽 燥灶 陨灶贼藻造造蚤早藻灶贼 杂赠泽贼藻皂泽袁 圆园员缘袁 员园渊员冤 院 员圆园鄄员猿园援 匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 凿藻泽蚤早灶 枣燥则 泽蚤灶早怎造葬则 灶藻贼憎燥则噪藻凿 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂泽 憎蚤贼澡 凿葬贼葬 责葬糟噪藻贼 凿则燥责燥怎贼 匝陨哉 在澡葬灶扎澡蚤员 袁 在匀粤韵 蕴蚤灶葬员袁圆 袁 杂匀陨 蕴藻蚤员 渊员援杂燥枣贼憎葬则藻 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻袁 阅葬造蚤葬灶 允蚤葬燥贼燥灶早 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁 阅葬造蚤葬灶 员员远园圆愿袁 悦澡蚤灶葬曰 圆援阅藻责葬则贼皂藻灶贼 燥枣 耘造藻糟贼则蚤糟葬造 耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早袁 阅葬造蚤葬灶 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁 阅葬造蚤葬灶 员员远园缘圆袁 悦澡蚤灶葬冤 粤遭泽贼则葬糟贼院陨灶 贼澡蚤泽 责葬责藻则袁 贼澡藻 责则燥遭造藻皂 燥枣 匀∞糟燥灶贼则燥造造藻则 凿藻泽蚤早灶 枣燥则 泽蚤灶早怎造葬则 灶藻贼憎燥则噪藻凿 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂泽 憎蚤贼澡 凿藻造葬赠 葬灶凿 凿葬贼葬 责葬糟噪藻贼 凿则燥责燥怎贼 蚤泽 蚤灶增藻泽贼蚤早葬贼藻凿援 栽澡藻 凿藻泽蚤早灶 葬灶凿 燥责贼蚤皂蚤扎葬贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 葬则藻 蚤灶增藻泽贼蚤早葬贼藻凿 蚤灶 贼澡藻 泽贼葬贼怎泽 枣藻藻凿遭葬糟噪 糟燥灶贼则燥造 皂葬灶灶藻则 遭赠 怎贼蚤造蚤扎蚤灶早 蕴赠葬责怎灶燥增 葬灶凿 造蚤灶藻葬则 皂葬贼则蚤曾 蚤灶藻择怎葬造蚤贼赠 皂藻贼澡燥凿泽援 栽澡藻匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 凿藻泽蚤早灶 贼葬噪藻泽 蚤灶贼燥 糟燥灶泽蚤凿藻则葬贼蚤燥灶 枣葬糟贼燥则泽 泽怎糟澡 葬泽 灶藻贼憎燥则鄄蚤灶凿怎糟藻凿 凿藻造葬赠袁 凿葬贼葬 责葬糟噪藻贼 凿则燥责燥怎贼袁 藻曾贼藻则灶葬造 凿蚤泽贼怎则遭葬灶糟藻袁 泽贼则怎糟贼怎则葬造 蚤灶泽贼葬鄄 遭蚤造蚤贼赠 燥枣 泽蚤灶早怎造葬则 泽赠泽贼藻皂泽袁 葬灶凿 蚤皂责怎造泽藻 遭藻澡葬增蚤燥则 蚤灶 贼澡藻 灶藻贼憎燥则噪 糟燥灶贼则燥造 皂燥凿藻援陨灶 葬凿凿蚤贼蚤燥灶袁 贼澡藻 糟燥灶凿蚤贼蚤燥灶 枣燥则 贼澡藻 藻曾蚤泽贼鄄 藻灶糟藻 燥枣 贼澡藻 泽贼葬贼怎泽 枣藻藻凿遭葬糟噪 匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 蚤灶 贼澡藻 泽蚤灶早怎造葬则 灶藻贼憎燥则噪藻凿 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂袁 贼澡藻 凿藻泽蚤早灶 葬灶凿 燥责贼蚤皂蚤扎葬贼蚤燥灶 皂藻贼澡燥凿 燥枣 匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 葬灶凿 贼澡藻 糟燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早 凿蚤泽贼怎则遭葬灶糟藻 凿藻糟葬赠 则葬贼藻 泽燥造怎贼蚤燥灶泽 葬则藻 责则藻泽藻灶贼藻凿援 杂蚤皂怎造葬贼蚤燥灶 藻曾葬皂责造藻泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 责则藻泽藻灶贼藻凿 凿藻泽蚤早灶 皂藻贼澡燥凿 蚤泽 藻枣枣藻糟贼蚤增藻 葬灶凿 枣藻葬泽蚤遭造藻援 运藻赠憎燥则凿泽院泽蚤灶早怎造葬则 灶藻贼憎燥则噪藻凿 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂泽曰 匀∞ 糟燥灶贼则燥造造藻则 凿藻泽蚤早灶曰 蕴赠葬责怎灶燥增 皂藻贼澡燥凿曰 造蚤灶藻葬则 皂葬贼则蚤曾 蚤灶藻择怎葬造蚤贼赠曰 凿葬贼葬 责葬糟噪藻贼 凿则燥责燥怎贼曰 灶藻贼憎燥则噪鄄蚤灶凿怎糟藻凿 凿藻造葬赠曰 蚤皂责怎造泽藻 遭藻澡葬增蚤燥则曰 凿蚤泽贼怎则遭葬灶糟藻 凿藻糟葬赠 则葬贼藻 收稿日期院圆园员猿鄄员圆鄄员缘援 摇 网络出版日期院圆园员缘鄄园员鄄员猿援 基金项目院国家自然科学基金资助项目渊 远员园苑源园圆怨袁远员员园源园怨猿 冤 曰辽宁省 科学研究计划资助项目渊圆园员员圆员远园园苑冤援 通信作者院邱占芝援 耘鄄皂葬蚤造院扎澡葬灶扎澡蚤择蚤怎燥噪岳 员远猿援糟燥皂援 摇 摇 引随着网络控制系统 渊 灶藻贼憎燥则噪藻凿 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂泽袁晕悦杂冤应用领域的不断拓展袁有关 晕悦杂 控制 理论与应用技术的研究已经引起国内外专家学者 的广泛关注遥 在 晕悦杂 存在的诸多问题中袁时延和数 据包丢失一直是影响系统性能质量 匝燥孕 渊 择怎葬造蚤贼赠 燥枣 责藻则枣燥则皂葬灶糟藻冤的主要因素遥 无论时延呈现恒定的尧随 机的尧周期的袁还是呈现不确定或马尔可夫等特性袁 时延总会影响系统的稳定性袁使系统的稳定范围变 窄袁 在一定条件下甚至使系统失稳袁消除时延尧减少