基于預(yù)測函數(shù)控制的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、傳感器、控制器與執(zhí)行器的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸與交換的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有可靠性高、系統(tǒng)連線少、結(jié)構(gòu)靈活、通信協(xié)議開放等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而，由于控制網(wǎng)絡(luò)采用串行數(shù)字通信方式，各節(jié)點(diǎn)將按照協(xié)議規(guī)范共享網(wǎng)絡(luò)通信資源，從而不可避免將把網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中諸多不確定因素引入控制系統(tǒng)。如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，充分考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延對控制系統(tǒng)的影響，是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的關(guān)鍵。
　　 首先針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

2、，由數(shù)據(jù)傳輸帶來的不確定時延，提出了將增量型預(yù)測函數(shù)控制應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的思想，利用預(yù)測函數(shù)控制的多步預(yù)測理論對時延信號的未來進(jìn)行預(yù)測以補(bǔ)償其在傳輸中的隨機(jī)長時延，并與離散PID算法比較，取得良好的控制效果。
　　 針對非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，選用學(xué)習(xí)速度較快的Davidon最小二乘法作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線學(xué)習(xí)算法，把線性化獲得的預(yù)測函數(shù)控制律與非線性前饋增益補(bǔ)償相結(jié)合，構(gòu)造出適合非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的前饋補(bǔ)償預(yù)測函數(shù)自校正控制器，在網(wǎng)

3、絡(luò)傳輸中存在隨機(jī)長時延及系統(tǒng)存在擾動情況下，與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法比較，獲得較理想控制效果。
　　 為了證明網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究成果或設(shè)計算法的有效性，必須進(jìn)行實驗，因此設(shè)計和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)硬件實驗平臺是必要的。本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實驗平臺在硬件設(shè)計方面采用星型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用一臺以太網(wǎng)交換機(jī)連接三臺計算機(jī)來實現(xiàn)。其中兩臺計算機(jī)分別作為實際控制系統(tǒng)中的控制器和被控對象，控制器和被控對象通過Matlab仿真實現(xiàn)，兩者的數(shù)據(jù)通信通