第 21 卷 第 10 期
Vol. 21 No. 10
控 制 与 决 策
Control and D ecision
2006 年 10 月
O ct. 2006
收稿日期: 2005207226; 修回日期: 2005211225.
基金项目: 国家自然科学基金项目
(
60304016
)
.
作者简介: 巩敦卫
(
1970—
)
, 男, 江苏徐州人, 教授, 博士生导师, 从事进化计算与智能控制的研究; 张建化
(
1979—
)
,
男, 河南灵宝人, 硕士生, 从事网络计算与网络控制的研究.
文章编号: 100120920
(
2006
)
1021197204
一类不确定性网络控制系统的滑模控制器设计
巩敦卫, 张建化, 郭一楠
(
中国矿业大学 信电学院, 江苏 徐州 221008
)
摘 要: 网络诱导时延是影响网络控制系统稳定性和动态性能的主要因素. 针对一类具有不确定性的网络控制系
统, 给出具有网络诱导时延及不确定性的被控对象模型, 设计其滑模控制器, 建立基于滑模反馈控制器的网络控制系
统闭环模型. 通过
L yapunov
方法证明, 所得最大允许时延能够保证闭环网络控制系统稳定. 仿真例子验证了该方法
的正确性和有效性.
关键词: 网络控制系统; 网络诱导时延; 滑模控制器
中图分类号:
TP
273 文献标识码:
A
Design of SlidingM ode Controller for a Class of Networked Con-
trol System s with Uncerta inties
GON G D un
2
w ei
,
ZH A N G J ian
2
hua
,
GUO Y i
2
nan
(
School of Info rm ation and Electrical Engineering
,
China U niversity of M ining and Techno logy
,
Xuzhou
221008,
China
.
Correspondent
:
ZHAN G J ian
2
hua
,
E
2
m ail
:
jianhuazh
@126.
com
)
Abstract
:
N etwork
2
induced delay is a main factor that influences the stability and the dynam ical perfo rm ance of net2
worked control system s
.
Fo r networked control system s w ith uncertainties
,
a contro lled object modelw ith network
2
induced delay and uncertainties is p resented
.
A sliding mode controller is designed and the co rresponding closed loop
fo rm of the networked contro l system is established
.
App lying L yapunov m ethod show s that the m axim um allow able
delay bound obtained can ensure the system ’s stability
.
Finally
,
a sim ulation examp le illustrates the feasibility and
effectiveness of the p roposed m ethod
.
Key words
:
N etworked contro l system s
;
N etwork
2
induced delay
;
Sliding mode controller
1
引 言
网络控制系统
(
NCS
)
是指用实时通讯网络代替
传统的点对点连接方式构成的实时反馈控制系
统
[1～ 3 ]
, 其主要优点是连线减少、易于实现资源共
享、易于维护和扩展、灵活性大等. 但由于通讯网络
的引入, 使得
NCS
产生数据传输的网络诱导时延、
数据包错序以及数据包丢失等问题, 其中网络诱导
时延是造成系统性能下降甚至不稳定的最基本因
素. 网络诱导时延主要包括传感器2控制器的时延
Σ
sc
, 控制器计算时延 Σ
c
以及控制器 2执行器的时延
Σ
ca
, 这些时延可能是确定的、有界的或随机的
[4]
. 因
此, 设计闭环网络控制系统的控制器时必须考虑信
息的传输时延.
N ilsson
[1]
把网络诱导时延建模成定常的、独立
随机的以及由M arkov 链调节的随机变量, 在网络
诱导时延小于一个采样周期的情况下, 设计了LQ G
随机最优控制器. 但控制器的设计要求已知时延的
状态分布. W alsh 等人
[2, 5 ]
考虑了线性和非线性的连
续被控对象和连续控制器的情形, 把网络诱导时延
对N CS 的作用建模成一个误差信号, 用摄动理论和
L yapunov 方法找到最大允许传输间隔
(
MA T I
)
, 保
证NCS 系统的稳定性. 但W alsh 的结论同传感器节
点的数目有关, 且结果保守性较大. L ei 等人
[6]
在连
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