一种网络控制系统的控制性能评估方法和存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种网络控制系统的控制性能评估方法和存储介质。控制性能评估方法在建立一种新的判别准则的基础上，综合考虑了反馈通信信道存在噪声干扰和数据的丢包的情形，以及信号传输过程中的量化机制，采用了双自由度控制手段，运用传递函数矩阵的全通分解等方法，控制器的Youla参数化技术等，得到了控制系统跟踪性能的精确表达式，定量地揭示了通信过程中的各种复杂因素对系统性能的影响。程中的各种复杂因素对系统性能的影响。程中的各种复杂因素对系统性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种网络控制系统的控制性能评估方法和存储介质


[0001]本专利技术涉及网络控制系统
，具体涉及一种网络控制系统的控制性能评估方法和存储介质。

技术介绍

[0002]现有的一种系统模型，研究了具有加性高斯白噪声约束的网络控制系统的最优跟踪性能。网络参数主要考虑了反馈信道中的加性高斯白噪声约束。分别基于最优的单自由度控制器和双自由度控制器，利用全通分解等技术，得到了该系统最优跟踪性能的的显示表达式。在该系统中仅考虑了反馈信道中的加性高斯白噪声约束，然而在实际的网络控制系统中，还存在量化，丢包等约束，该网络控制系统考虑的通信约束较少，因此对网络控制系统的最优跟踪性能的研究有待进一步深化。
[0003]还有一种相对更为复杂的网络控制系统模型，研究了在反馈通道中具有加性高斯白噪声约束和网络诱导时延约束的最优性能。利用全通和谱分解技术，基于最优的双自由度控制器，得到了该系统的最优跟踪性能的显示表达式。对于该模型，考虑的网络约束更为复杂但仍然可进一步深化研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的一个主要问题是如何进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络控制系统的控制性能评估方法，其特征在于，包括：建立网络控制系统模型，所述网络控制系统模型的控制输入表示为第一表达式：u(k)＝K1r(k)+K2d
r
n(k)+(1+Λ)K2d
r
y(k)，其中K1和K2分别为两个独立的控制器，r(k)为系统输入，n(k)代表加性高斯白噪声，Λ为相对量化误差δ(k)的最坏情况上限，ρ为量化密度，且0＜ρ＜1，参数d
r
代表数据包丢失，且y(k)为系统输出；所述网络控制系统模型的系统输入表示为第二表达式：其中，k代表任何能够使所述网络控制系统模型稳定的控制器K的集合，v为系统输入的方向向量，且||v||＝1；所述网络控制系统模型的系统输出表示为第三表达式：y(k)＝Gu(k)，其中，G为被控对象，u(k)为控制输入；根据误差信号，所述误差信号为第三表达式:e(k)＝r(k)
‑
y(k)，其中，e(k)为误差信号；和跟踪性能指标，所述跟踪性能指标为第四表达式：其中，J
*
为跟踪性能指标，为最小跟踪误差的方差；得到系统输入r(k)到误差信号e(k)的传递函数为第五表达式：T
re
(z)＝I
‑
T
Λα
(z)G(z)K1(z)，其中，T
Λα
(z)＝(I
‑
(1+Λ)(1
‑
α)G(z)K2(z))
‑1，T
Λα
(z)为控制系统的灵敏度传递函数，I为单位矩阵，T
re
(z)为系统输入r(k)到误差信号e(k)的传递函数，G(z)为被控对象的传递函数，K1(z)、为第一控制器；还得到加性高斯白噪声n(k)到误差信号e(k)的传递函数为第六表达式：T
ne
(z)＝(1
‑
α)T
Λα
(z)G(z)K2(z)，其中，α为数据包丢失概率，K2(z)为第二控制器，T
ne
(z)为加性高斯白噪声n(k)到误差信号e(k)的传递函数；又最小跟踪误差的方差表达为第七表达式：其中，σ
2e
为最小跟踪误差的方差，V为加性高斯白噪声的功率谱密度，且
为信道i中的加性高斯白噪声的功率谱密度，i＝1,2,...,n，z为系统传递函数经z变换后的自变量；则根据所述第五表达式、所述第六表达式和所述第七表达式，得到所述网络控制系统模型的最优跟踪性能的初步表达式为第八表达式：又基于有理传递函数矩阵的互质分解表达式、双Bezout等式和双自由度控制器的Youla参数化形式对所述第五表达式和所述第六表达式进行转换，得到转换后的T
re
的第九表达式：其中，T
re
为系统输入r(k)到误差信号e(k)的传递函数，N(z)为(1+Λ)(1
‑
α)G经右互质分解得到关于零点的因子，Q(z)为与R(z)相互独立自由设计的参数矩阵，α为丢包概率；和转换后的T
ne
(z)的第十表达式：其中，为满足双Bezout等式的某一矩阵，R(z)为与Q(z)相互独立自由设计的参数矩阵，为(1+Λ)(1
‑
α)G经左互质分解得到关于极点的因子；根据所述第九表达式和所述第十表达式，得到该模型的最优跟踪性能的最终表达式为第十一表达式：利用空间分解技术计算所述第十一表达式，并选择最优控制器使得分解后与控制器参数有关的表达式为0，从而得到所述网络控制系统模型的最优跟踪性能。2.如权利要求1所述的一种网络控制系统的控制性能评估方法，其特征在于，所述利用空间分解技术计算所述第十一表达式包括：定义所述第十一表达式的第一组成部分为第十二表达式：定义所述第十二表达式的第二组成部分为第十三表达式：3.如权利要求2所述的一种网络控制系统的控制性能评估方法，其特征在于，所述利用
空间分解技术计算所述第十一表达式还包括计算由于N(z)＝L(z)N
m
(z)，L(z)为全通因子，且L(z)包含了被控对象所有的非最小相位零点s
i
,i...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓伟，曹爽，张斌，游乐，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：