文 献 综 述
1. 引言
现代工业的一个发展趋势是网络渗透到各个行业。近年来，随着网络及网络节点硬件成本的大幅降低，控制回路由网络充当通讯介质已经越来越普遍，网络被广泛引入到控制系统中，形成了网络化控制系统。在网络化系统中，物理系统与控制器、滤波器之间的通讯是通过网络完成的，通过合适的网络协议与拓扑结构，通讯网络可以被众多控制系统及其部件分享使用，因而，与传统的点对点通讯方式相比，网络通讯具有效率高、灵活性好、可靠性高、较好的模块化、安装维护简便及低成本等优点，更能适应复杂程度越来越高、规模越来越大的现代控制系统的发展。网络化控制系统在实际工程中的应用日益普遍，典型的如计算机集成制造系统、大范围分布式工业过程、远程操作和控制、智能交通系统、多智能体系统及复合移动机器人等。
2. 网络问题的出现
2.1数据包丢失的网络问题
网络的引入给实际工程带来众多优点的同时，也带来了一系列网络问题，其中一个关键问题就是数据包丢失。在网络化系统中，测量信号、控制信号都是经由通讯网络传送的，同时网络通道也被别的控制系统共享，由于有限带宽造成的不可靠传输路径，很多数据包在同一路径传输时，就出现了数据包丢失现象。而且，由于网络传输的不确定性，传送的数据包可能出现错序现象，而接收端会很自然地丢弃较早发送的数据包，也产生数据包丢失现象。由于控制系统对于实时传输的苛刻要求，数据包丢失是系统性能变差的主要因素之一。传统的系统与控制理论建立在很多理想假设之上，其中一个基本假设是数据信息在物理系统与滤波器之间是实时且精确传送的，由此设计的控制或滤波策略无法应用于数据包丢失情形下系统的分析与综合，必须研究开发新的控制和滤波策略。
2.2信号传输延时的网络问题
由于网络的带宽及传输速率有限，各部件在共享网络传输数据时需要等待，从而不可避免地出现信号传输延时。对于网络化系统，当只考虑网络延时问题时，闭环系统动态特性类似于一个时滞系统，这时网络化系统常常被转化为一个时滞系统来研究[1]。时滞系统的研究源于现代工业对系统动态性能要求的不断提高，工程师们需要模型更加真实地反映系统的动态特性。在很多过程中，比如生物、化工、经济、机械及人口分析等，时滞现象都以系统固有的特性而存在。众所周知，时滞对控制系统的性能产生重要影响，是系统性能恶化的主要因素，甚至可能导致系统不稳定或输出信号强烈震荡。因而描述这种现象的时滞系统在工程应用中占有重要地位，它一直受到众多学者的关注，国际学术界给予了相当的重视。因而时滞系统的研究成果比较丰富，研究方法比较成熟，各种成熟的研究方法应用于网络时滞系统，不但推动了网络化系统的研究进展，也给时滞系统的发展带来了新的动力。
2.3常用解决方法
数据包丢失和延迟是在网络传输下必须考虑的几个重要问题中的典型问题。这两个问题在在上世纪末到本世纪初一直都是学术界研究的热点问题，学者们提出不同的模型和方法进行了大量的研究。在以TCP 或UDP 支持的网络传输研究中，数据包丢失现象常常用伯努利随机过程描述，且试验证明基于伯努利假设下得到的网络内部性能特征与实际情况很接近[2]。在网络引入控制系统中后，学者们也开始将这种伯努利假设引入到以网络为通讯手段的控制系统研究中。在网络系统的测量和建模中，根据数据包丢失情况和对不同的段值逼近精度的要求[3]，网络传输也常常被建模为几个模态的Markov模型。从而，用网络来传输数据的控制系统建模时也相应地引入了Markov链。对数据包丢失问题的研究都是在线性模型的基础上进行的，针对非线性网络化系统的研究近年来也有报道，文献中利用复杂微分方程对网络系统进行建模，然后利用传统的非线性系统控制理论，通过应用有界方法等[4]，对模型进行稳定性分析。在应用传统的非线性系统理论时，常常要进行各种各样的理想假设，这些假设通常是较为苛刻的；此外，传统的非线性系统理论本身的局限性亦使得系统的性能分析及综合比较困难。另一方面，时滞系统因其广泛的应用背景一直受到国内外学术界的广泛关注，这一领域的研究成果较丰硕，内容涉及到时滞系统的各种分析及综合问题，如稳定性分析[5]-[8]、
镇定及控制[9][10]、模型降阶[11]、滤波[12]-[16]等。当系统中有复杂非线性特性时，T-S模糊系统以其优越的逼近特性成为研究时滞非线性系统的重要手段，而丰富的线性时滞系统理论成果又为时滞T-S模糊系统的研究提供了参考。许多对时滞T-S模糊系统进行稳定性分析的方法可见报道，为了减小结果的保守性，学者们不断考虑构建新的Lyapunov-Krasovskii泛函和减少使用会引入保守性的模型转化技术和有界条件，近年来一系列有关模糊系统的时滞相关新结果陆续出现，在结果保守性的降低和冗余设计的减少方面有了很大的进展[17]-[19]。时滞模糊系统的滤波近年来也是学术界研究的一个热点，模糊模型以其优越的逼近特性，被应用于时滞非线性系统的滤波研究中。
3. 目前存在的问题
以上出色的研究结果推进了存在丢包和时滞的控制系统的研究进展，但仍然存在一些尚未解决或有待进一步研究的问题，根据所阅读的相关文献，可以将这些问题总结为如下，主要有以下几个方面：
3.1 非线性系统
1) 对于数据包丢失问题，目前大多数的研究结果都是针对线性系统，针对非线性系统尚没有完善的研究方法。严格来说，网络化系统是一个复杂的非线性系统，但由于数学处理上的困难，非线性系统常常被简化导出成为线性模型来研究。在很多实际情况中，线性模型对于参数变化的敏感性导致设计的控制策略的有效性也敏感于参数的变化。从而研究数据包丢失情形下非线性系统的分析与综合是一个重要问题，同时也具有挑战性。目前的数据包丢失情形下非线性系统的研究并没有形成系统的、完善的分析与控制器、滤波器综合方法。
3.2 时滞T-S模糊系统
2) 时滞T-S 模糊系统的研究结果有待进一步改进。虽然基于T-S 模糊模型的非线性时滞系统的研究取得了长足的进步，在系统的鲁棒稳定性和性能分析、控制器和滤波器的综合问题上有大量研究结果可见报道，但如何减小已有结果的保守性及设计中的冗余一直是学术界关注的难点问题。我们注意到，现有结果仍然有待进一步改进，通过引入新的Lyapunov 函数及不等式处理技术等可以获得具有较低保守性的稳定条件，从而在此基础上解决各种控制器、滤波器综合问题时也可以获得较为先进的结果。
3.3 基于T-S的非线性系统
3) 基于T-S 模糊模型的非线性系统的研究在学术界掀起了一股浪潮，许多学者针对其稳定性和性能分析、控制器综合等给出了理论上的研究成果，内容涉及到时滞、不确定性、随机参数等种种问题。然而，目前的研究结果大多以数值算例验证，对于各种实际生活中复杂动态系统的问题如何用T-S 模糊模型方法解决的研究却很少。T-S 模型方法要充分长久的发展，必须以解决实际工程问题为目的，但是如何将这种方法成功应用于实际工程问题尚不多见。这方面的尝试不仅能够丰富和发展时滞T-S 模型理论，也为工程技术人员提供了应用先进控制方法对系统进行分析与综合的借鉴。
4.结论
目前许多学者给出了有关T-S模糊系统的理论研究工作，但基于T-S模型的模糊控制应用于实际系统的研究却少之又少。因此，T-S模糊控制理论要想获得长远的发展，必需以解决实际工程问题为背景。
参考文献
[1] 彭晨，岳东. 网络环境下不确定时滞系统鲁棒H_infin;控制[J]. 自动化学报, 2007,33(10):1093–1096.
[2] R. Caceres, N. G. Duffield, J. Horowitz, et al. Multicast-based Inference of
