網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析、建模及控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)是控制科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)發(fā)展和綜合的產(chǎn)物.NCS具有連線少、靈活性強(qiáng)、便于故障診斷和信息資源共享等眾多優(yōu)點,但控制系統(tǒng)引入網(wǎng)絡(luò)后,由于帶寬有限、分時復(fù)用、數(shù)據(jù)傳輸路徑不確定等都會導(dǎo)致信息傳輸中的等待、阻塞及丟包等現(xiàn)象,不可避免地產(chǎn)生時延.這些受負(fù)載、通信協(xié)議等影響的時延,無論固定或時變還是有界或無界,都會不同程度影響控制系統(tǒng)性能,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn),這給 NCS分析、設(shè)計和控制帶來很大困難.因此,如何針

2、對NCS自身特點,應(yīng)用已有控制理論分析設(shè)計方法或建立新的理論和方法來解決NCS中存在的問題,成為人們研究的一個熱點. 本文對NCS中實時性、采樣選擇、時延等問題進(jìn)行了分析,討論了影響實時性因素和改善實時性方法,研究了采樣和時延對系統(tǒng)性能影響.在考慮系統(tǒng)擾動基礎(chǔ)上,建立了更具一般性的多輸入多輸出線性NCS連續(xù)時間模型.研究了四種不同驅(qū)動模式下,信息傳輸?shù)臅r序以及具有任意有界時延NCS的離散模型和統(tǒng)一模型,建立了任意有界時延的MIM

3、O網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)離散模型,拓展了模型的適用范圍. 針對確定時延NCS,給出了基于輸出反饋的狀態(tài)觀測器和控制器設(shè)計,以保證閉環(huán)NCS穩(wěn)定性和良好的控制性能.給出了滑模變結(jié)構(gòu)時滯補(bǔ)償控制算法,提出了一種具有補(bǔ)償控制時延的滑模面,所設(shè)計的滑模控制器保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了使系統(tǒng)穩(wěn)定的最大允許網(wǎng)絡(luò)時延,仿真表明了方法的有效性.針對具有不確定性閉環(huán)NCS,推導(dǎo)了時延相關(guān)和時延獨(dú)立的穩(wěn)定性條件,得到在時延相關(guān)情況下使不確定性閉環(huán).NCS

4、穩(wěn)定的允許時延上界. 針對時變時延NCS,將其視為離散跳變系統(tǒng),利用離散跳變系統(tǒng)分析方法給出NCS穩(wěn)定的充要條件.針對變采樣和時延NCS,基于區(qū)間代數(shù)和矩陣集合穩(wěn)定性理論,通過構(gòu)建一個更寬松的區(qū)間系統(tǒng)來分析原系統(tǒng)的穩(wěn)定性,所給穩(wěn)定性分析方法簡單有效.為抑制時延對NCS性能影響,提出了模糊免疫自調(diào)整PID控制方法,所設(shè)計控制器具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,可使NCS獲得更好動態(tài)特性. 在時變時延僅存在反饋通道和時延同時存在反饋通道及前