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1.3 网络诱导时延 网络控制系统中存在一些基本的问题[9]，这些问题包括：网络通讯协议、节点的驱动方式、网络延时、丢包、通讯约束等。针对本篇文章的需求，我们重点了解一下网络诱导时延的研究概况。 网络中的信息源很多，信息的传送要分时占用网络通信线路，而网络的承载能力和通信带宽有限，必然造成信息的冲撞、重传等现象的发生，这使得信息在传输过程中不可避免地存在时延。由于网络的引入，使得NCS信息在传输过程中产生的时间延迟，称之由于网络的引入，使得NCS信息在传输过程中产生的时间延迟，称之为网络诱导时延。它是网络控制系统研究中面临的最基本的问题之一。网络诱导时延包括：1. 传感器到控制器时延 ；2. 控制器到执行器时延 ；3. 控制器执行运算产生的时延 。一般情况下， 远小于 和 ，所以经常并入 或 。网络诱导时延的大小与网络的协议相关，可能是固定的，也可能是时变的甚至还可能是随机的。网络诱导时延由于受到网络所采用的通信协议、网络当时的负荷状况、网络的传输速率和信息包的大小等诸多因素的影响，而呈现出或固定或随机、或有界或无界的特征，导致控制系统性能的下降甚至不稳定，同时也给控制系统的分析、设计带来了很大的困难。根据不同的网络协议，网络诱导时延可以建模为定常时延、时变时延、随机时延等。网络诱导时延存在于控制系统的信息反馈通道中，对闭环系统的性能和稳定性均有影响，应予以考虑和研究。 网络诱导时延是网络控制系统（NCS）中一个主要问题，它通常被认为是影响系统性能下降和潜在的系统不稳定的主要原因。由于网络负载和网络、节点安排计划的改变，网络诱导时延通常不同。相对于不变时延，时变或随机时延更难处理。在过去的十年里，各类文献中已提出了各种带有时延的网络控制系统的模型的建立、分析和综合问题的分析方法，比如队列机制方法[10]、随机系统方法[11-12]、模型预测控制方法[13-14]、时延系统法[15-17]、数据采样系统法[18-19]、切换系统方法[20]和最近提出的时变系统方法[21]。 在网络传输过程中，系统的稳定性受不确定、网络延迟、丢包和错序所影响。针对这些非理想环境，周映江[22]等建立了时间系统模型，并引入了定常的状态时延使模型更贴近实际。王晓华[23] 等对一类基于T-S模型表示的具有时变状态时滞和范数有界不确定性非线性系统,研究了时滞依赖保性能模糊控制器设计问题。彭晨、岳东[24]等利用Lyapunov Krsasovskii泛函方法，引入自由矩阵得到鲁棒控制条件和相应的时滞状态反馈控制器。王艳[25]等通过将不确定时延等效为系统参数的不确定性，建立了长时延WINCS的参数不确定离散时间系统模型。 1.4本课题的研究意义 时延上限和时延变化范围是表征时变网络诱导时延的两个重要的特征参数。两者均有可能影响网络控制系统的稳定性及性能。因此，在网络控制系统的稳定性和这两个特征参数之间建立联系是有必要并且具有十分重要的意义的。但是，对于具有短时延（小于一个采样周期）的网络控制系统，只有采样数据系统法[18-19]和时变系统法[21]才能够建立基于网络控制系统的稳定性和时延上限之间的关系。此外，所有上述方法是无法在网络控制系统的稳定性和延时变化范围间建立关系的。所以，必须探索一种新的方法来对具有短时延的网络控制系统进行建模和分析，同时可以在网络控制系统的稳定性和时延上限及变化范围间建立关系。这些激发了本文的研究。 在本文中，提出了利用鲁棒控制方法去研究带有短时延的网络控制系统的稳控制器的设计方法。一个新的不确定系统模型将用来描述所考虑的网络控制系统，并且时延的不确定性表现为系统矩阵的不确定性。类似的建模方法出现在文[26-27]。但是在[26-27]中给出的不确定矩阵必须是单位模有界，并且一些自由参数或数值算法应满足要求。此外，在[26-27]中提出的不确定系统模型不适合在具有短时延的网络控制系统的稳定性和时延上限间建立关系。本文中提出的不确定系统模型比在[26-27]中提出的更普遍。基于提出的系统模型，充分的条件导出了闭环网络控制系统的渐近稳定性条件。此外，稳定性条件还在渐近稳定和延时上限及变化范围之间建立了关系。状态反馈稳定控制器的设计步骤也在文章中进行了说明。最后，通过一个示例验证了本文所提出方法的有效性。
5 结论 在这篇文章中学习了具有短时延的网络控系统的稳定化控制问题。在考虑状态反馈控制规律的前提下，一个新的线性不确系统被用来描述要考虑的网络控制系统。通过学习研究，我们获得的闭环网络控制系统的渐近稳定条件，并且建立了此渐近稳定性条件与允许时延上限和时延变化范围间的数量关系。最终的仿真结果表明了此种方法的有效性。现有的系统模型都是简单并且有效的，一些系统性能设计，如控制问题，可在被提出的不确定系统模型下研究。此外，被提出的方法也可用于具有长时延的网络控制系统的研究，即在一个采样周期内改变。 |
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