球桿網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(Networked Control Systems,NCSs)是在傳統(tǒng)控制中引入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸通道形成閉環(huán)的新型控制結(jié)構(gòu),具有用途廣泛、便于維護(hù)、易于擴(kuò)展的諸多優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)帶來了一些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也提出一些新的問題,如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失等使得將傳統(tǒng)控制算法直接應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的效果大大降低,甚至無法保持穩(wěn)定。目前網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)已經(jīng)吸引了控制領(lǐng)域許多學(xué)者的關(guān)注,關(guān)于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了一些成果,也有了一些初步的

2、應(yīng)用。
　　 本文主要是針對具有開環(huán)不穩(wěn)定性和非線性的球桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制算法的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。基于中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所開發(fā)的NetCon控制器、NetConLink控制組態(tài)軟件和NetConTop監(jiān)控組態(tài)軟件,以及Matlab/Simulink相關(guān)工具箱實(shí)現(xiàn)球桿系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制。
　　 論文的具體工作包括:首先介紹了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的基本問題如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失等,分類介紹了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

3、以及NetCon網(wǎng)絡(luò)化控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建；然后描述了球桿系統(tǒng)的電氣以及機(jī)械結(jié)構(gòu),并分別運(yùn)用機(jī)理建模、Matlab系統(tǒng)辨識工具箱建模和帶遺忘因子的遞推最小二乘法三種方法建立了球桿系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并將各種模型與實(shí)際對象做出了實(shí)驗(yàn)對比；接著詳細(xì)闡述了網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制算法(Networked Predictive Control,NPC)的原理,給出了預(yù)測控制序列生成模塊、時(shí)延補(bǔ)償模塊、數(shù)據(jù)緩存發(fā)送模塊等各組成模塊的實(shí)現(xiàn)方法,對于算法的穩(wěn)定性也做