非线性网络化控制系统设计的符号化方法

网络化控制系统（NCS）是空间分布的系统，其中被控对象、传感器、执行器和控制器之间的通信通过共享通信网络进行。NCS在过去十年中得到了研究，并取得了重要的研究成果，这些成果集中在稳定性和可镇定性领域。然而，尽管这些成果很重要，但为了能够设计有效的NCS，必须在不同领域对其进行补充。本文中，我们采用符号化（有限）模型来研究NCS的控制设计。符号化模型是对连续系统的抽象描述，其中一个符号对应于连续状态的“聚合”。我们考虑一种相当通用的多回路网络架构，其中被控对象通过一个共享的、非理想的通信网络与数字控制器通信，该网络的特点是采样和传输间隔可变、通信延迟可变、存在量化误差、数据包丢失和带宽有限。我们首先推导出一个获取符号化模型的步骤，这些模型被证明在交替近似互模拟的意义上逼近NCS。然后，我们使用这些符号化模型来设计符号化控制器，以实现用无限字符串上的自动机所表达的规范。我们提供了一个例子，解决了一对共享公共通信网络的非线性控制系统的控制设计问题。所获得的闭环NCS通过OMNeT++网络仿真框架进行了验证。