大延時網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)研究和基于CORBA的實現(xiàn).pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是通過通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成反饋回路的控制系統(tǒng).網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)從實踐中產(chǎn)生和發(fā)展起來,網(wǎng)絡(luò)化的控制方式可以擴大人類的控制范圍,提高控制性能,增強控制能力,快速靈活的組建復(fù)雜的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng),從而在工業(yè)、軍事、通信、交通以及人們的日常生活中獲得了廣泛的應(yīng)用.網(wǎng)絡(luò)的引入給控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)帶來了一系列的問題,如網(wǎng)絡(luò)延時的處理、網(wǎng)絡(luò)資源的最佳分配、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析和系統(tǒng)實現(xiàn)等,阻礙了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的發(fā)展以及在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用,因此針對這

2、些問題的研究具有重要的理論意義與實用價值.本文對上述問題做了系統(tǒng)的研究,提出了可行的解決方案.由于影響系統(tǒng)性能的主要因素是時變的網(wǎng)絡(luò)延時,因此研究重點是時變網(wǎng)絡(luò)延時的補償問題.針對不同的網(wǎng)絡(luò)延時特性分為兩個研究方向,一是網(wǎng)絡(luò)延時為隨機時變的情況,二是網(wǎng)絡(luò)延時受馬爾可夫鏈約束的情況.主要研究內(nèi)容為通過控制器設(shè)計補償網(wǎng)絡(luò)延時的影響,保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定性,提高控制性能.網(wǎng)絡(luò)延時隨機變化時,首先提出了時滯依賴于網(wǎng)絡(luò)延時的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)鎮(zhèn)定條件,通

3、過錐補線性化方法把此條件轉(zhuǎn)化成典型的線性矩陣不等式問題,迭代求解鎮(zhèn)定控制器.在鎮(zhèn)定問題基礎(chǔ)上,考慮了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的H<,∞>控制問題和保性能控制問題,即在系統(tǒng)穩(wěn)定前提下,同時能夠滿足一定的性能要求.隨機網(wǎng)絡(luò)延時補償方法能夠保證在時變網(wǎng)絡(luò)延時特性下系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能指標(biāo)要求,適合應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)延時特性未知及時變的情況,但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時特性已知時,這種方法有一定的保守性.網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的設(shè)計是控制器設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度的聯(lián)合尋優(yōu)問題,網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的研究內(nèi)

4、容是尋求滿足控制系統(tǒng)性能要求的網(wǎng)絡(luò)資源分配策略.網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度的主要特點是非搶占調(diào)度,針對此特點采用非搶占的速率單調(diào)調(diào)度方法分析了網(wǎng)絡(luò)資源可調(diào)度的條件.同時設(shè)計控制器和網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度策略是非常復(fù)雜的,很多情況下根本無法求解,針對這種情況,提出分層的設(shè)計方法降低同時求解控制器和調(diào)度器的復(fù)雜性.把網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的設(shè)計分為控制層、調(diào)度層、網(wǎng)絡(luò)層三層結(jié)構(gòu),調(diào)度層協(xié)調(diào)底層的通信網(wǎng)絡(luò),向控制層提供所要求的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),控制層在調(diào)度層提供的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)基