網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的時延分析及PID控制器的設(shè)計.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS),又稱網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng),它通過物理通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)控制器—執(zhí)行器和傳感器—控制器之間的數(shù)據(jù)交換,使某一區(qū)域內(nèi)不同地點的設(shè)備和用戶實現(xiàn)資源共享和協(xié)調(diào)操作,提高了系統(tǒng)的模塊性、可靠性,減少安裝和維護費用,在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。與此同時,網(wǎng)絡(luò)的引入也帶來了時延、數(shù)據(jù)丟包、資源優(yōu)化調(diào)度等一系列問題,使得對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究分析日益迫切。
　　 本文主要針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)時延問題,在不考慮其他網(wǎng)絡(luò)影響因素的條件

2、下分析了網(wǎng)絡(luò)時延對NCS性能的影響,說明隨著時延的增大NCS的動態(tài)性能和穩(wěn)定性都降低,因此在NCS的設(shè)計過程中不可忽略時延給系統(tǒng)帶來的影響。繼而討論了NCS采用PID控制時PID參數(shù)穩(wěn)定域的確定,即先確定Kp的穩(wěn)定范圍,然后尋找給定Kp下K(I)-K(d)平面的穩(wěn)定域,最后通過遍歷Kp得到整個PID參數(shù)穩(wěn)定域。該穩(wěn)定域為NCS智能控制器的設(shè)計提供了參數(shù)調(diào)整范圍。
　　 PID控制器在各種工業(yè)過程控制中顯示出很多優(yōu)點,但其無自適應(yīng)

3、能力,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)時延和系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時不能調(diào)整控制參數(shù),使系統(tǒng)性能下降。本文在PID控制的基礎(chǔ)上引入模糊控制,采用模糊控制器根據(jù)系統(tǒng)誤差對PID的控制參數(shù)進行在線調(diào)節(jié),實現(xiàn)了對時延的良好補償,提高了系統(tǒng)對參數(shù)變化的適應(yīng)性,增強了抗干擾能力。
　　 最后,運用TrueTime工具箱建立了NCS仿真平臺,模擬實際網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的運行,對所設(shè)計的控制策略進行驗證,結(jié)果表明設(shè)計的模糊PID控制器能夠?qū)r延進行有效補償,使系統(tǒng)輸出快速跟蹤輸入