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第1章 绪论 1

1.1研究的目的与意义 1

1.2网络控制系统的基本问题 2

1.2.1通信媒体类型及通信协议 3

1.2.2节点的驱动方式 4

1.2.3节点时钟同步方式 4

1.2.4多采样率 5

1.2.5网络诱导时延 5

1.2.6单包传输和多包传输 5

1.2.7数据包时序错乱 6

1.2.8数据包丢失 6

1.2.9数据滤除和空采样 6

1.2.10网络调度 7

1.2.11网络拥塞 8

1.2.12网络性能指标和服务质量 9

1.3网络控制系统研究的问题、方法与现状 10

1.3.1控制网络体系构架 11

1.3.2网络调度方法的研究 12

1.3.3NCS建模、稳定性与控制器设计 13

1.3.4鲁棒控制与H2／H∞控制 14

1.3.5观测器设计 14

1.3.6多包传输、数据包丢失的研究 15

1.3.7容错控制与故障诊断 16

1.3.8其他问题研究 17

1.3.9NCS仿真研究 17

1.4NCS需要研究的问题 18

1.5本书主要研究成果 19

参考文献 20

第2章 控制网络技术与时延特性 25

2.1控制网络及其分类 25

2.2NCS中典型控制网络 26

2.2.1以太网 27

2.2.2CANbus 28

2.2.3TPbus 28

2.2.4工业以太网 29

2.2.5ATM交换网络 31

2.3时延特性 32

2.3.1时延产生的原因 32

2.3.2时延特性分析 34

2.3.3时延对系统性能的影响 35

2.4章末小结 39

参考文献 39

第3章 动态输出反馈NCS的稳定性分析 40

3.1动态输出反馈NCS建模 40

3.1.1NCS描述 41

3.1.2系统建模 43

3.2系统稳定性分析 46

3.2.1定常时延NCS稳定性 46

3.2.2不确定时延NCS的鲁棒稳定性 49

3.2.3鲁棒控制律存在的条件 53

3.3H∞控制 54

3.3.1H∞次优控制 55

3.3.2H∞最优控制 61

3.4基于观测器的NCS控制 63

3.4.1状态观测器设计 63

3.4.2H∞状态观测器设计 65

3.4.3基于观测器的NCS鲁棒稳定性 67

3.5章末小结 71

参考文献 72

第4章 具有控制约束的NCS分析与控制 74

4.1有界时延多输入多输出NCS分析与建模 74

4.1.1状态反馈 75

4.1.2动态输出反馈 76

4.2时延相关稳定性 78

4.3时延无关稳定性 82

4.4不确定时延NCS 84

4.5章末小结 88

参考文献 88

第5章 数据包丢失NCS分析与控制 89

5.1数据包丢失模型描述 89

5.2有时延和数据包丢失的NCS建模 91

5.2.1状态反馈 91

5.2.2动态输出反馈 93

5.3系统稳定性分析 95

5.3.1指数稳定 95

5.3.2指数稳定的容许数据包丢失率 98

5.4状态反馈NCS指数稳定性 99

5.4.1数据包丢失率约束的指数稳定性 100

5.4.2状态反馈控制律存在的条件 106

5.5动态输出反馈NCS指数稳定性 108

5.5.1数据包丢失率约束的指数稳定性 109

5.5.2控制律存在的条件 111

5.6章末小结 113

参考文献 114

第6章 广义被控对象的NCS分析与控制 115

6.1典型广义系统模型 115

6.2广义系统基本特性 117

6.2.1系统正则性 117

6.2.2广义系统的等价表式 118

6.2.3连续系统的状态响应 119

6.2.4连续系统的能控性 119

6.2.5连续系统的稳定性 120

6.2.6广义系统的容许性概念 120

6.3广义NCS分析与建模 120

6.3.1传感器和控制器时钟驱动、异步采样的MIMO系统 120

6.3.2短时延NCS建模 129

6.3.3有时延和数据包丢失的NCS建模 132

6.3.4有时延和数据包丢失的NCS统一模型 135

6.3.5具有分布、有界时延的NCS建模 135

6.4稳定性分析 136

6.4.1时延相关稳定性 136

6.4.2短时延NCS稳定性 141

6.4.3短时延NCS控制律存在的条件 146

6.5具有数据包丢失的广义NCS指数稳定性 151

6.5.1状态反馈系统指数稳定性 151

6.5.2动态输出反馈系统指数稳定性 156

6.6章末小节 161

参考文献 161

第7章 网络控制系统仿真 163

7.1TrueTime仿真器 164

7.1.1基本概念 164

7.1.2TrueTime功能模块简述 165

7.1.3TrueTime的安装与配置 167

7.2NCS仿真分析 168

7.2.1NCS仿真模型的建立 169

7.2.2具有时延的NCS仿真 170

7.2.3具有时延和数据包丢失的NCS仿真 170

7.2.4具有时延和扰动的NCS仿真 172

7.3章末小结 174

参考文献 174