基于新型Smith預估器的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究.pdf

1、在網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中，傳感器與控制器，控制器與執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)傳輸通常存在著不確定的網(wǎng)絡延遲.延遲的大小和屬性與網(wǎng)絡體系結構、通信協(xié)議、網(wǎng)絡負載大小等因素有關，呈現(xiàn)出隨機、時變與不確性.延遲的存在嚴重惡化系統(tǒng)的控制品質，甚至導致系統(tǒng)不穩(wěn)定.因此，對于網(wǎng)絡延遲的分析與研究具有極其重要的意義。 本學位論文基于經(jīng)典Smith預估器原理，提出了兩種新型Smith預估補償控制方法，并將其擴展到有線(無線)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，有線(無線)多回路網(wǎng)絡控

2、制系統(tǒng)，有線(無線)異構網(wǎng)絡控制系統(tǒng)和有線與無線混雜的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究中。新型Smith預估器適用于網(wǎng)絡延遲是隨機、時變和不確定，大于數(shù)個乃至數(shù)十個采樣周期，同時網(wǎng)絡存在一定量的數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用場合。 新型Smith預估器具有以下特點： (1)從結構上實現(xiàn)了對網(wǎng)絡延遲和被控對象純滯后的雙重Smith動態(tài)預估補償控制.其控制結構極為簡單，基于智能節(jié)點，補償器是易于實現(xiàn)的，因而具有廣泛的工程應用前景； (

3、2)實現(xiàn)了將前向通路的網(wǎng)絡延遲和被控對象純滯后從閉環(huán)回路中移到閉環(huán)回路外，將反饋通路的網(wǎng)絡延遲從控制系統(tǒng)中徹底消除.進而消除了網(wǎng)絡延遲和被控對象純滯后對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，從而提高了整個系統(tǒng)的控制性能質量； (3)由于徹底消除了反饋通路的網(wǎng)絡延遲，同時又不影響傳感器輸出信號經(jīng)反饋通路實時在線地傳輸?shù)竭h程控制節(jié)點，進而無需對反饋通路的流量實施網(wǎng)絡調度：一方面，可以比靜態(tài)或動態(tài)調度更為有效地利用網(wǎng)絡帶寬資源.另一方面，提高了網(wǎng)絡控制系

4、統(tǒng)對反饋通路數(shù)據(jù)包丟失的魯棒性； (4)新型Smith預估器是一個實時、在線的動態(tài)預估器，其實現(xiàn)模型中不再包含所有網(wǎng)絡延遲的預估模型，信息流所經(jīng)歷的網(wǎng)絡延遲是控制過程中真實的網(wǎng)絡延遲.無需對網(wǎng)絡延遲進行在線測量、估計、或辨識，從而，降低了對網(wǎng)絡節(jié)點時鐘信號同步的要求.避免了對網(wǎng)絡延遲進行估計時，由于模型不準確所造成的估計誤差。避免了對網(wǎng)絡延遲進行辨識時，所需耗費大量節(jié)點存貯資源的浪費。同時，還避免了由于網(wǎng)絡延遲造成的空采樣或多采

5、樣帶來的補償誤差； (5)基于智能節(jié)點，既可以在控制器和被控對象端實施，也可以單獨在被控對象端實施。改變了傳統(tǒng)Smith預估器通常只在控制器端實施的單一選擇方案，為新型Smith預估器的工程實施提供了靈活的選擇； (6)仿真研究表明：新型Smith預估補償控制方案，在網(wǎng)絡延遲是隨機、時變和不確定，大于數(shù)個乃至數(shù)十個采樣周期，同時網(wǎng)絡存在一定量的數(shù)據(jù)包丟失，預估模型與被控對象真實模型及參數(shù)存在較大誤差或不匹配時，系統(tǒng)具有較