具有大時滯和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(networked control systems, NCS)是通過網(wǎng)絡將分布于不同地點的傳感器、控制器和執(zhí)行器連接起來，形成的一種全分布實時反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。隨著控制技術和計算機通信技術的發(fā)展，以及網(wǎng)絡節(jié)點硬件設備價格的不斷下降，NCS越來越普遍的應用于控制領域。然而，由于在控制系統(tǒng)中引入了網(wǎng)絡，控制系統(tǒng)具備了一些新的特性，如隨機的網(wǎng)絡誘導時延，數(shù)據(jù)包丟失和數(shù)據(jù)包時序混亂等，這些特性使NCS的分析和控制變得復雜，傳統(tǒng)的控

2、制算法已經(jīng)不適合直接應用到NCS中。
　　本文首先研究了具有大時滯的線性NCS的最優(yōu)控制問題，設計了緩沖器來解決網(wǎng)絡誘導時延的隨機性和數(shù)據(jù)包時序混亂的特性。通過將隨機的網(wǎng)絡誘導時延轉(zhuǎn)化為固定時延，將NCS的控制問題轉(zhuǎn)化為固定時滯線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。給出了NCS最優(yōu)控制的狀態(tài)預測法，通過當前獲取的狀態(tài)信息和之前時刻的控制信息，預測固定時延后NCS的狀態(tài)，最終得到NCS的最優(yōu)控制律。然后在大時滯NCS的基礎上添加了數(shù)據(jù)包丟失特性，

3、通過改進緩沖器的功能來解決數(shù)據(jù)包丟失問題，即若傳輸過程中丟包，則使用緩沖器中時間戳最新的信息進行丟包補償。最后通過仿真例子來驗證狀態(tài)預測法的有效性。
　　本文還分析了基于嵌入式Linux系統(tǒng)的緩沖器設計的可行性。當前NCS廣泛使用基于Linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡平臺，因為其是開源的，可以針對不同功能的網(wǎng)絡節(jié)點進行定制，同時具有可移植性強，安全可靠等特點。使用Linux網(wǎng)絡編程技術，對緩沖器設計中的空間開辟、數(shù)據(jù)包排序、定時發(fā)送等功能進行可