线性时变不确定系统的滑模控制及其在网络拥塞中的应用
摘 要:针对一类具有时变不确定性的线性不确定系统,给出了一种基于滑模的鲁棒控制设计方法•首先,对于具有非匹配不确定性的系统,基于线性矩阵不等式技术给出鲁棒滑动模面的设计方法•其次,对于匹配不确定性和非匹配不确定性两种情况分别给出鲁棒滑模控制器的设计方法•最后,将该算法应用于TCP网络的拥塞控制中,通过与其他方法的比较,验证了该方法在实际应用中的有效性与优越性•
关 键 词:非匹配不确定性;滑模控制;鲁棒镇定;网络拥塞控制
近年来关于具有非匹配不确定性的滑模控制系统的设计问题得到了广泛的研究[1-8]•其中,文献[3]利用参数自适应控制方法构造一个变参数的切换函数,给出了具有非匹配不确定性的线性系统的滑模控制设计•文献[4]研究了基于比例积分(PI)的积分型滑动模面的设计方法,以解决具有匹配和非匹配不确定性系统的滑模控制问题•文献[5]基于二次稳定的概念,对于具有非匹配不确定性的系统给出了利用Riccati方法求解鲁棒滑动模面的方法•文献[6-7]基于LMI研究了具有非匹配不确定性的滑模控制系统设计方法•文献[8]提出了滑模匹配条件的概念,通过设计滑模函数使得非匹配不确定性满足滑模匹配条件•由于寻找出满足滑模匹配条件的滑模函数并非易事,本文首先讨论了一类具有时变不确定性的线性不确定系统的鲁棒镇定问题,给出了系统中存在非匹配时变不确定性时,稳定的滑动模态存在的充分条件•并分别讨论了系统存在匹配及非匹配不确定性两种情况下滑模控制律的设计问题•
TCP网络的迅速发展极大地方便了人们的生活,但同时拥塞问题越来越引起人们的重视•在实际的TCP网络中,由于通过路由器的TCP连接数、链路容量不可避免地存在着不确定性,因此需要设计鲁棒性更强的AQM控制器•滑模控制系统中的滑动模态在一定的条件下具有不变性,对于TCP网络这种复杂的时变系统,滑模控制是理想的选择[9]•因此,本文基于线性TCP网络模型,将上述算法应用于TCP网络的拥塞控制中,并在多种条件下进行仿真实验•
本文讨论了一类具有时变不确定性的线性不确定系统的鲁棒镇定问题•采用滑模控制方法镇定线性不确定系统,分别对含有匹配不确定性和非匹配不确定性两种情况的滑模控制系统设计进行了讨论•根据滑模的到达条件给出了保证线性不确定系统鲁棒镇定的滑模控制律,控制器设计简单,系统响应具有良好的品质•将该方法应用于TCP网络的拥塞控制中,取得了很好的仿真结果•
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