網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)節(jié)點驅(qū)動方式及其控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)的引入使得控制系統(tǒng)在傳輸信號時出現(xiàn)了許多新的特點，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)的點對點并將傳感器、控制器、執(zhí)行器等通過實時網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其投資成本與維護費用都有了明顯地下降，具有資源共享、節(jié)點智能化、遠程控制并具有較高診斷能力、布線簡單等特點。然而網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)帶來諸多優(yōu)點的同時也引出了一些新的問題。
　　本文研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不同節(jié)點驅(qū)動方式的建模

2、及其控制方法。首先，針對短時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和長時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分別對不同節(jié)點驅(qū)動方式進行研究和分析并得出節(jié)點驅(qū)動方式選取的最優(yōu)方案。然后在這個方案的基礎(chǔ)上對短時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計了模糊PID控制器，對長時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計了結(jié)構(gòu)改進Smith預(yù)估單神經(jīng)元PSD控制器來對時延進行補償，并在每章節(jié)的結(jié)尾對其進行了仿真分析驗證了其有效性。論文的主要研究工作與創(chuàng)新點如下:
　　1.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不同節(jié)點驅(qū)動方式的建模和研究。本章針對網(wǎng)絡(luò)控制

3、系統(tǒng)的時延問題，首先對網(wǎng)絡(luò)時延進行了研究和分析，然后對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在短時延和長時延這兩種不同情況下使用不同節(jié)點驅(qū)動方式進行了建模和研究。最后分析了不同的節(jié)點驅(qū)動方式對不同時延情況下網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響，并且分別對短時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和長時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)選取了合適的節(jié)點驅(qū)動組合，提出了“針對短時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，控制器節(jié)點的驅(qū)動方式使用事件驅(qū)動;針對長時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，控制器節(jié)點的驅(qū)動方式為時間驅(qū)動”。通過這種選取合適節(jié)點驅(qū)動方式組合的

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

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