迹从任意的初始位置在有限时间内回到滑模面上，并且一直停留在滑模面上，最终以原点为 平衡点。变结构控制的最大优势在于对匹配的内部扰动和外部不确定性具有极强的鲁棒性[4]。

（4）构造李雅普诺夫函数研究倒立摆 在得出系统的动力学方程之后，对方程进行规范化，基于倒立摆初始位置位于上半平面

的假设对控制变量进行整合，可以构造出系统的李雅普诺夫函数，之后便可以通过该函数研 究倒立摆稳定性问题。李雅普诺夫函数法可以运用于任意阶系统，运用这一方法可以越过求 解系统的状态方程的步骤而直接判断系统稳定性能。对于具有时延的系统来说，状态方程的 求解往往是很困难的，因此李雅普诺夫方法就体现出很大的优越性[1][5]。

（5）其它控制算法 在建立起牛顿力学倒立摆模型的基础上，我们可以利用冲击反向控制实验系统结构思想，

在倒立摆稳摆控制算法研究中，引入 Backstepping 控制器递归设计方法、SDC-模型概念以及

SDRE 控制算法，并可以借此为直线一级倒立摆设计出非线性控制器[6]~[7]。

1。2 网络化控制系统

1。2。1  研究背景与现状

随着网络技术的不断发展，控制系统也发生了巨大的结构变化，网络化的系统控制逐渐 取代了原先系统中的点对点传输结构，实现传感器、控制器、执行器之间的网络化信息传输 和交换，极大的提高了控制系统的高效性、灵活性和可靠性，实现了资源共享、远程操作和 控制。早在 20 世纪 70 年代末期，世界上便诞生了网络化控制系统的雏形。当时的系统称为 集散控制系统。它将控制任务分散在多个小型控制站中，由每个控制站完成各自的信号处理 后进行信息交互传递，在控制站和控制站、控制站和上位机间建立了控制网络。这使得操作 人员可以更好更及时的掌握各个控制站的数据、状态以及整个系统的工作情况，极大的提高 了系统的性能。 

网络化控制系统与传统的点对点控制方式相比，具有巨大的优势。控制网络的引入使得 原先分散在不同地点的设备得到了快速的信息交流，打破了原先节点孤立工作的局面，实现

了资源共享，检测、控制等各种信号均可以快速的传输，提高了系统的预估、诊断能力。数 字化的信号有更高的传输精度和抗干扰性，传递的信息也更加丰富。同时网络化控制系统结 构清晰，控制更有层次化，简化了系统布线的复杂性。节点可以采用廉价的传感器与远程控 制器，安装与维护简便，有效减少了系统的重量和体积，提高了灵活性和可靠性。网络化的 控制将成为工业控制系统发展的必然趋势[8]。 

1。2。2  网络化控制系统中的时延问题

在网络控制系统中，多个节点共享通信线路且信道流量变化波动较大，因此，网络化控 制系统的节点之间进行信息传递时必然会导致网络时延，它会降低系统的性能甚至引起系统 不稳定。这样在网络数据交换过程中产生的时延称为网络诱导时延。网络诱导时延使得系统 的分析变得极为复杂，因为网络化控制系统中可能存在多种不同性质的时延，使得现有的分 析方法一般不能直接应用。 

在文献[8]中，作者对多种控制结构的网络化系统中时延的产生原因、组成、分类、建模 方式进行了详细的描述，并分别分析了对时延的补偿方法。对传感器到控制器的时延，采用 建立观测器的方法对传感器到控制器的时延进行补偿；对于控制器到执行器的时延，由于无 法获得直接得到具体时延值，故先用灰色预计策略对系统时延进行估计，再通过观测器进行 补偿。