具有丢包的网络控制系统的时滞补偿

施菲菲+黄玲+韩建伟

摘 要：针对具有丢包的网络控制系统中存在诱导时延问题，提出一种时滞补偿方法。首先将丢包建立为一个随机伯努利序列，利用设计的预估控制器得到各个时延值对应的控制量；其次通过时延补偿器选择相应的控制器作用于被控对象，进而建立一个随机系统模型；再者利用随机系统Lyapunov稳定性理论对建立的网络控制系统模型进行稳定性分析，求得补偿控制器。最后进行数值仿真，仿真结果说明采用这种方法可以有效的克服长时延、数据丢包对系统造成的负面影响，改善系统的动态性能。

关键词：诱导时延；丢包；时延补偿器；随机系统

DOI：10.15938/j.jhust.2017.03.007

中图分类号： TP13

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2017）03-0036-06

Abstract：For the network control system with datadropout and induced delay，this paper introduced a method of compensation. First the problem of packet loss can be modeled as a Bernoulli random sequence， a control prediction generator is then designed to calculate the controller for each different delay， and the delay compensation controller can choose the corresponding controller for the controlled object. And then we can get a random control system model. We will study the stability of the obtained system and the expression of the network delay compensation controllers according to Lyapunov stability theory. At last a simulation is designed to show that this method can effectively overcome the effect of long time delay and packet loss on the system， improve the dynamic performance of the system.

Keywords：induced delay； datadropout； delay compensation； random systems

图2和图3分别表示状态X1和X2存在时延补偿和没有补偿的结果图。图中线条曲线表示的是采用补偿方法时系统状态的变化曲线图，加号曲线表示不采用补偿方法，用单一控制器时系统状态的变化曲线图。从图中可以看出，考虑到时延和丢包的时候，采用补偿措施与不采用补偿措施相比，系统的可以更快的趋于稳定，控制效果更好。

4 结 论

本文针对含有长时延、丢包的网络控制系统，将丢包问题建模为伯努利过程，解决了具有时延补偿的随机闭环系统的稳定性分析问题。系统随机渐近稳定的充分条件是一组线性矩阵不等式，同时设计了该网络时延状态反馈补偿控制器，最后通过MATLAB仿真验证了该控制方案的有效性。

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（编辑：温泽宇）