網(wǎng)絡控制系統(tǒng)調(diào)度與控制協(xié)同設計的研究.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(Networked Control Systems,簡稱NCS)是近十幾年隨著控制技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和計算機應用技術(shù)的飛速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的控制系統(tǒng),現(xiàn)已成為自動化領域的一個前沿課題。本文在近年國內(nèi)、外關于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)理論研究成果的基礎上,研究了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的控制算法、調(diào)度策略、控制與調(diào)度協(xié)同設計方面的部分問題,主要工作如下:
　　 1.在研究網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、特點和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中存在的基本問題的基礎上,從信息

2、網(wǎng)絡與控制網(wǎng)絡的區(qū)別入手,分析了典型網(wǎng)絡應用于控制系統(tǒng)的時延特性,得出不同網(wǎng)絡的優(yōu)缺點。然后分不同的節(jié)點驅(qū)動組合情況建立了其數(shù)學模型,并提出了一種優(yōu)化建模方法,提高了模型精度。介紹了TrueTime工具箱的使用方法,設計了基于以太網(wǎng)絡的仿真平臺CAE NCS,給出了仿真平臺的設計結(jié)構(gòu)、工作原理、程序流程。
　　 2.在傳感器節(jié)點采用時間驅(qū)動方式,控制器節(jié)點和執(zhí)行器節(jié)點采用事件驅(qū)動方式的特定條件下,建立了具有遲延特性的狀態(tài)空間預測

3、模型,研究了預測函數(shù)控制算法在網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中的應用,使用該算法克服具有隨機長時間網(wǎng)絡傳輸遲延對系統(tǒng)的影響,效果較好。將具有不確定性傳輸遲延和數(shù)據(jù)丟包的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)視為灰色系統(tǒng),研究了灰色控制理論在網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中的應用.
　　 3.研究了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的信息調(diào)度策略,針對基于優(yōu)先權(quán)的網(wǎng)絡環(huán)境,結(jié)合智能控制理論,設計了傳感器和控制器均采用事件-時間混合驅(qū)動方式的控制網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu),提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊反饋推理的兩級調(diào)度策略。

4、該調(diào)度策略的一級調(diào)度通過網(wǎng)路節(jié)點驅(qū)動方式和死區(qū)技術(shù)減少網(wǎng)絡負荷,二級調(diào)度則利用基于模糊反饋原理來設計的信息調(diào)度器,動態(tài)調(diào)度節(jié)點優(yōu)先級,保證了初始優(yōu)先級較低的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的公平性,仿真實驗的結(jié)果表明了所提出策略的有效性。兩級調(diào)度策略在減小了網(wǎng)絡流量的基礎上優(yōu)化了信息優(yōu)先級配置,提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì)。
　　 4.進行了網(wǎng)絡調(diào)度與控制協(xié)同設計的研究,提出了基于預測控制和優(yōu)化采樣頻率的分層設計思想。設計了一個具有冗余控制器且控制器和執(zhí)行