網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式及其控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)的引入使得控制系統(tǒng)在傳輸信號(hào)時(shí)出現(xiàn)了許多新的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比不再具有物理空間位置上的限制，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是利用專用或公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)并將傳感器、控制器、執(zhí)行器等通過(guò)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其投資成本與維護(hù)費(fèi)用都有了明顯地下降，具有資源共享、節(jié)點(diǎn)智能化、遠(yuǎn)程控制并具有較高診斷能力、布線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。然而網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)帶來(lái)諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也引出了一些新的問(wèn)題。
　　本文研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不同節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的建模

2、及其控制方法。首先，針對(duì)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分別對(duì)不同節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行研究和分析并得出節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式選取的最優(yōu)方案。然后在這個(gè)方案的基礎(chǔ)上對(duì)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了模糊PID控制器，對(duì)長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)改進(jìn)Smith預(yù)估單神經(jīng)元PSD控制器來(lái)對(duì)時(shí)延進(jìn)行補(bǔ)償，并在每章節(jié)的結(jié)尾對(duì)其進(jìn)行了仿真分析驗(yàn)證了其有效性。論文的主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不同節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的建模和研究。本章針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制

3、系統(tǒng)的時(shí)延問(wèn)題，首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)行了研究和分析，然后對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在短時(shí)延和長(zhǎng)時(shí)延這兩種不同情況下使用不同節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了建模和研究。最后分析了不同的節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式對(duì)不同時(shí)延情況下網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響，并且分別對(duì)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)選取了合適的節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)組合，提出了“針對(duì)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，控制器節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)方式使用事件驅(qū)動(dòng);針對(duì)長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，控制器節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)方式為時(shí)間驅(qū)動(dòng)”。通過(guò)這種選取合適節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式組合的

4、方法，主要是為了確保了控制器參與控制的時(shí)機(jī)，避免控制器計(jì)算出已為過(guò)時(shí)的控制信號(hào)影響網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制性能。
　　2.基于模糊PID控制的短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究。針對(duì)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是在一個(gè)采樣周期內(nèi)不確定的問(wèn)題，本章在PID控制的基礎(chǔ)上引入模糊控制，構(gòu)建模糊PID控制器解決隨機(jī)不確定短時(shí)延的補(bǔ)償問(wèn)題。模糊控制可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中不斷變化的傳輸時(shí)延，保證系統(tǒng)在變化時(shí)延的情況下仍保持良好的穩(wěn)定性和控制性能。在仿真對(duì)比和分析中，基

5、于模糊PID控制器的短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在一個(gè)采樣周期內(nèi)的固定時(shí)延和隨機(jī)時(shí)延情況下均表現(xiàn)出了更好的控制性能，驗(yàn)證了模糊PID控制器在解決短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的時(shí)延問(wèn)題中是有效且可行的。
　　3.基于結(jié)構(gòu)改進(jìn)Smith預(yù)估單神經(jīng)元PSD的長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究。針對(duì)長(zhǎng)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在時(shí)延和被控對(duì)象等問(wèn)題，提出了一種新型結(jié)構(gòu)改進(jìn)Smith預(yù)估單神經(jīng)元PSD控制器。新型控制器由結(jié)構(gòu)改進(jìn)Smith預(yù)估器和單神經(jīng)元PSD控制器組成。結(jié)構(gòu)改