基于時(shí)延補(bǔ)償和預(yù)測控制的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control Systems，NCS)，是一種通過實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)的分布式反饋控制系統(tǒng)。其中，控制器、傳感器、執(zhí)行器各節(jié)點(diǎn)通過共享的網(wǎng)絡(luò)來交換信息。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制理論，是一個(gè)新興的研究熱點(diǎn)并且成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要發(fā)展方向。它具有信息資源能夠共享、系統(tǒng)成本低、使用靈活、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸也會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲、數(shù)據(jù)包丟失等問題。這不僅給NCS的分析帶來了困難，而且使

2、得許多傳統(tǒng)的控制理論不能直接應(yīng)用到NCS的設(shè)計(jì)當(dāng)中。本文主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)做了以下工作：
　　 首先，介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的背景和目前解決時(shí)延問題的控制算法，并通過理論分析和仿真，研究了時(shí)延對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的影響。
　　 其次，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，本文利用狀態(tài)預(yù)估控制的方法對(duì)傳感器到控制器之間的時(shí)延進(jìn)行補(bǔ)償，研究了基于狀態(tài)預(yù)估的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析、控制器設(shè)計(jì)等問題。
　　 再次，在隨機(jī)時(shí)延

3、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，本文采用適合于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的改進(jìn)動(dòng)態(tài)矩陣控制(Dynamic Matrix Control，DMC)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器到控制器時(shí)延的補(bǔ)償設(shè)計(jì)，通過仿真證實(shí)了DMC算法處理NCS時(shí)延問題的有效性。
　　 最后，本文利用廣義預(yù)測控制(Generalized Predictive Control，GPC)算法中冗余的預(yù)測輸出序列和控制增量序列，通過在執(zhí)行器端設(shè)置網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償器的辦法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)