網(wǎng)絡環(huán)境下的倒立擺控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)（NCS）是復雜控制系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)的客觀需求，與傳統(tǒng)的點對點式的控制系統(tǒng)相比，NCS具有信息資源能夠共享、連線少、易于系統(tǒng)擴展和維護、可靠性和靈活性高等優(yōu)點。但同時由于網(wǎng)絡通信帶寬的限制，數(shù)據(jù)傳輸不可避免的存在延時、丟包、多包傳輸?shù)葐栴}，導致網(wǎng)絡性能下降甚至不穩(wěn)定。 倒立擺系統(tǒng)的控制研究長期以來被認為是控制理論及其應用領域里引起人們極大興趣的問題。它是檢驗各種新的控制理論和方法的有效性的著名實驗裝置。作為一個高階

2、、非線性不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺的穩(wěn)定控制相當困難，對該領域的學者來說是一個極具挑戰(zhàn)性的難題。 本論文主要涉及以下幾方面內(nèi)容： 首先，本文對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行了介紹，指明了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的特點以及今后研究的方向。 其次，本文建立了倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型，接著介紹一種在MATLAB環(huán)境下的實時控制系統(tǒng)的TrueTime仿真工具箱，以倒立擺系統(tǒng)為被控對象，來研究網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中各種情況如干擾節(jié)點帶寬、網(wǎng)絡傳輸速率、網(wǎng)絡延遲等對系統(tǒng)

3、控制性能的影響。 接著，用經(jīng)典PID控制以及模糊控制來進行對倒立擺的控制，并研究在網(wǎng)絡延遲下的控制效果。從SIMULINK的仿真結(jié)果中可以看出，當時延增大時該方法無法對倒立擺系統(tǒng)進行穩(wěn)定控制。 為了更好的解決網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中的時延問題，提出了一種控制方法：模糊-預測函數(shù)控制。該方法將模糊控制與預測函數(shù)控制相結(jié)合，并用TrueTime在網(wǎng)絡環(huán)境下對倒立擺系統(tǒng)進行了仿真，并對比模糊控制的控制效果，證實了此方法比模糊控制效果更好