雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制及其多回路協(xié)同調(diào)度研究.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)（network control systems,NCSs）是一種通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)信息的反饋控制系統(tǒng)。雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)是采用不同采樣率的雙環(huán)結(jié)構(gòu)模型，其運行機制并不同于傳統(tǒng)NCSs。本文主要研究雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)的控制和協(xié)同調(diào)度問題。具體如下：
　?。?）首先介紹了NCSs的背景、結(jié)構(gòu)和發(fā)展歷史等內(nèi)容。其次介紹了NCSs的基本概念，包括NCS基本問題和協(xié)同調(diào)度基本方法，如時延、數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點驅(qū)動、變

2、采樣周期調(diào)度、死區(qū)調(diào)度等。接著介紹了NCSs的研究現(xiàn)狀，闡述分成控制和協(xié)同調(diào)度兩個部分。最后介紹了本文的預備知識，包括理論依據(jù)和算法等。
　　（2）針對具有隨機丟包的雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)，提出了該系統(tǒng)的數(shù)學模型建立方法，并得出了其數(shù)學模型的穩(wěn)定條件，還提出了其控制器的設計方法。第一步，建立系統(tǒng)模型?？紤]到該系統(tǒng)是串級雙環(huán)結(jié)構(gòu)，且內(nèi)環(huán)采樣周期比外環(huán)快N倍，因此首先采用提升技術(shù)，將內(nèi)環(huán)狀態(tài)方程按照時間順序擴展N倍，令內(nèi)環(huán)和外環(huán)狀

3、態(tài)變量統(tǒng)一。其次針對網(wǎng)絡隨機丟包僅與前一周期的網(wǎng)絡狀態(tài)有關的特點，采用Marko v鏈描述該系統(tǒng)隨機丟包過程。最后結(jié)合狀態(tài)增廣法建立了雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。第二步，穩(wěn)定性分析。利用Lyap uno v穩(wěn)態(tài)判據(jù)，得出了該系統(tǒng)隨機穩(wěn)定的充分條件。第三步，提出了基于線性錐補法設計狀態(tài)反饋控制器。
　　（3）針對網(wǎng)絡上運行多個回路的雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)問題，設計了協(xié)同調(diào)度策略。在每一個采樣時刻，該系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)對網(wǎng)

4、絡資源的需求都是不同，根據(jù)這個特點，本文提出了一種綜合調(diào)度策略。內(nèi)環(huán)采用變采樣周期調(diào)度策略，利用指數(shù)平滑預測法對網(wǎng)絡利用率進行預測，并以此為依據(jù)動態(tài)改變采樣周期，達到合理分配網(wǎng)絡資源的目的。外環(huán)采用死區(qū)調(diào)度策略，設計了傳感器的通信死區(qū)判據(jù)，通過主動丟棄滿足死區(qū)判據(jù)的信號來釋放網(wǎng)絡資源。最后還提出了周期調(diào)整范圍、死區(qū)值選定范圍和死區(qū)值補償?shù)葐栴}的解決方法。
　?。?）利用Truetime分別對雙采樣率網(wǎng)絡化串級控制系統(tǒng)和其多回路模型