基于间断运行混杂系统设计的事件触发控制器及其在网络视觉伺服系统中的应用(2)
4.2 自触发输出反馈控制器的设计和系统稳定性证明18
4.3 本章小结20
5 基于事件触发观测器的状态反馈控制系统的设计21
5.1 事件触发观测器的设计以及基于观测器的控制器的设计21
5.2 基于事件触发观测器的状态反馈控制系统的稳定性证明21
5.3 本章小结23
6 仿真与结果分析25
6.1 事件触发和自触发输出反馈控制器的应用25
6.2 基于事件触发观测器的状态反馈控制器在图像视觉伺服系统中的应用29
6.3 本章小结37
结 论38
致 谢39
参考文献40
1 引言
1.1 研究背景及意义
近年来，随着计算机、通信、控制及网络技术的高速发展，综合计算机控制、
网络通信构成的网络化控制系统概念逐渐形成，并且广泛地应用在交通、能源、
医疗、通信、国防等行业中[1-2]。在网络控制系统中，各控制节点通过公共有
线或无线网络来连接，并实现各类信号的传输与交换。目前，基于网络传输所带
来的各类问题对网络控制系统带来了极大的挑战，其中网络采样、延迟以及通讯
信道的带宽问题最为突出。网络采样与延迟会影响被控系统的稳定性，而通讯信
道的有限容量对控制的实时性产生了限制。 事件触发控制方法在许多方面战胜了
传统的时间触发控制。一方面：传统的网络控制系统一般通过在等间隔离散的采
样点上更新控制信号；在两个靠近的的采样点间通过零阶保持器，控制信号不会
变化。传统的时间触发控制在系统没有受到扰动或者扰动存在但系统可承受时，
还是周期性的完成控制任务，就会造成网络资源和能源的巨大浪费。另一方面，
虽然随着技术的发展，网络带宽有了很大的提高，但是有些网络因为某些限制网
络带宽依然很低，有必要尽量减少网络中的数据传输量。如在保密性要求极高的
国防军事应用领域， 就需要我们设计构造利用尽可能少的网络传输的数据而达到
被控系统稳定控制以及相应的保密隐藏的目的。另外，在工业，智能家居等领域
中，传统的有限网络正逐渐被无限网络所取代，而在无限网络中，网络负载低意
着能量消耗少。因此，从降低网络控制信号的传输更新频率这一关键点出发，
来考虑设计基于事件触发的分析与综合方法是具有十分重大的理论与现实意义
的。
1.2 国内外研究现状及发展动态
事件触发机制的最早提出是在 1999 年，瑞典隆德理工学院的 K.-E.Årzén
提出了基于事件触发机制的PID控制， 并从仿真和实验角度详细讨论了事件触发
机制的思想，他用很小的控制性能降级，换取了更大的CPU 利用率的减少。并且
最后在双水箱（double-tank）进程中进行了仿真[3]。如今,国外关于事件触发机制的研究也有不少, 例如,美国圣母大学电子工程系 M. Lemmon 领导的研究组
[4-8]，又如，美国加州大学洛杉矶分校电子工程系 CPS 实验室的 P. Tabuada
领导的研究组[9-14]。详见以下分析。
1.2.1 事件触发机制的定义、主要实现形式以及与时间触发机制比较
在网络系统里，依据信息传输方式的不同，可以分为时间（周期）触发机制
以及事件触发机制。在传统的网络控制里，大多使用的是时间（周期）触发机制。
时间触发机制的优点是周期驱动方式有利于去利用已有的有关采样数据系统理
论和采样控制理论来进行系统的分析和控制器的设计。然而，随着网络技术的迅
猛发展，事件触发机制体现出了它的优势，和时间触发机制相比，其优点在于它
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