網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析、建模及控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)是控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)發(fā)展和綜合的產(chǎn)物.NCS具有連線少、靈活性強(qiáng)、便于故障診斷和信息資源共享等眾多優(yōu)點(diǎn),但控制系統(tǒng)引入網(wǎng)絡(luò)后,由于帶寬有限、分時(shí)復(fù)用、數(shù)據(jù)傳輸路徑不確定等都會(huì)導(dǎo)致信息傳輸中的等待、阻塞及丟包等現(xiàn)象,不可避免地產(chǎn)生時(shí)延.這些受負(fù)載、通信協(xié)議等影響的時(shí)延,無(wú)論固定或時(shí)變還是有界或無(wú)界,都會(huì)不同程度影響控制系統(tǒng)性能,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn),這給 NCS分析、設(shè)計(jì)和控制帶來(lái)很大困難.因此,如何針

2、對(duì)NCS自身特點(diǎn),應(yīng)用已有控制理論分析設(shè)計(jì)方法或建立新的理論和方法來(lái)解決NCS中存在的問(wèn)題,成為人們研究的一個(gè)熱點(diǎn). 本文對(duì)NCS中實(shí)時(shí)性、采樣選擇、時(shí)延等問(wèn)題進(jìn)行了分析,討論了影響實(shí)時(shí)性因素和改善實(shí)時(shí)性方法,研究了采樣和時(shí)延對(duì)系統(tǒng)性能影響.在考慮系統(tǒng)擾動(dòng)基礎(chǔ)上,建立了更具一般性的多輸入多輸出線性NCS連續(xù)時(shí)間模型.研究了四種不同驅(qū)動(dòng)模式下,信息傳輸?shù)臅r(shí)序以及具有任意有界時(shí)延NCS的離散模型和統(tǒng)一模型,建立了任意有界時(shí)延的MIM

3、O網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)離散模型,拓展了模型的適用范圍. 針對(duì)確定時(shí)延NCS,給出了基于輸出反饋的狀態(tài)觀測(cè)器和控制器設(shè)計(jì),以保證閉環(huán)NCS穩(wěn)定性和良好的控制性能.給出了滑模變結(jié)構(gòu)時(shí)滯補(bǔ)償控制算法,提出了一種具有補(bǔ)償控制時(shí)延的滑模面,所設(shè)計(jì)的滑模控制器保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了使系統(tǒng)穩(wěn)定的最大允許網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,仿真表明了方法的有效性.針對(duì)具有不確定性閉環(huán)NCS,推導(dǎo)了時(shí)延相關(guān)和時(shí)延獨(dú)立的穩(wěn)定性條件,得到在時(shí)延相關(guān)情況下使不確定性閉環(huán).NCS

4、穩(wěn)定的允許時(shí)延上界. 針對(duì)時(shí)變時(shí)延NCS,將其視為離散跳變系統(tǒng),利用離散跳變系統(tǒng)分析方法給出NCS穩(wěn)定的充要條件.針對(duì)變采樣和時(shí)延NCS,基于區(qū)間代數(shù)和矩陣集合穩(wěn)定性理論,通過(guò)構(gòu)建一個(gè)更寬松的區(qū)間系統(tǒng)來(lái)分析原系統(tǒng)的穩(wěn)定性,所給穩(wěn)定性分析方法簡(jiǎn)單有效.為抑制時(shí)延對(duì)NCS性能影響,提出了模糊免疫自調(diào)整PID控制方法,所設(shè)計(jì)控制器具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,可使NCS獲得更好動(dòng)態(tài)特性. 在時(shí)變時(shí)延僅存在反饋通道和時(shí)延同時(shí)存在反饋通道及前