網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的若干控制問題研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)適應(yīng)了控制系統(tǒng)逐漸地向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的趨勢，從而成為當(dāng)前控制領(lǐng)域的研究熱點。本文針對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的反饋通道和控制通道中存在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失現(xiàn)象，研究了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的狀態(tài)估計、LQG最優(yōu)控制、廣義預(yù)測控制和時滯相關(guān)鎮(zhèn)定問題。主要內(nèi)容如下： 1)提出了基于預(yù)測思想的網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)估計算法，以補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失的影響。分析了該預(yù)測估計算法的性能，表明了雖然該算法具有明顯的補(bǔ)償效果，但是隨

2、著網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延或數(shù)據(jù)包丟失的增長，預(yù)測估計偏差略微遞增，討論了估計算法的穩(wěn)定條件，通過仿真和實驗驗證了算法的有效性和分析的正確性，從而為網(wǎng)絡(luò)化LQG最優(yōu)控制和基于狀態(tài)空間模型的網(wǎng)絡(luò)化廣義預(yù)測控制的實現(xiàn)提供了狀態(tài)估計方法。 2、)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測狀態(tài)估計算法，提出了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡(luò)化LQG最優(yōu)控制算法?；趧討B(tài)規(guī)劃的思想給出了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失的LQ最優(yōu)控制器的設(shè)計方法，討論了通過網(wǎng)絡(luò)傳送的控制信號對狀態(tài)

3、估計影響，給出了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延或數(shù)據(jù)包丟失同時存在于反饋通道和控制通道的情況下網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測估計算法，證明了分離定理的成立，通過仿真和實驗驗證了算法的有效性和分析的正確性。 3)提出了采用最小預(yù)測步長補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和采用預(yù)測控制向量補(bǔ)償數(shù)據(jù)包丟失的基于多項式模型的網(wǎng)絡(luò)化廣義預(yù)測控制算法，討論了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失與最小預(yù)測步長和預(yù)測控制向量之間的關(guān)系，基于滾動優(yōu)化方法給出了基于多項式模型的網(wǎng)絡(luò)化廣義預(yù)測控制器的設(shè)計方法。基于多個

4、數(shù)據(jù)打包傳送以補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡(luò)化遞推最小二乘辨識算法，進(jìn)一步討論了網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測自校正控制器的設(shè)計方法。通過仿真和實驗驗證了算法的有效性和分析的正確性。 4)提出了采用最小預(yù)測步長補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和采用預(yù)測控制向量補(bǔ)償數(shù)據(jù)包丟失的基于狀態(tài)空間模型的網(wǎng)絡(luò)化廣義預(yù)測控制算法，給出了基于狀態(tài)空間模型的網(wǎng)絡(luò)化廣義預(yù)測控制器的設(shè)計方法，通過仿真和實驗驗證了算法的有效性和分析的正確性。 5)提出了一種改進(jìn)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)

5、時延和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡(luò)化時滯相關(guān)鎮(zhèn)定方法。以線性標(biāo)稱系統(tǒng)為受控對象，該改進(jìn)方法通過考慮過去在估算Lyapunov泛函導(dǎo)數(shù)時被忽略的一個積分項，來克服過去求導(dǎo)結(jié)果的保守性，給出了基于Lvapunov方法的指數(shù)漸近穩(wěn)定的條件和相關(guān)結(jié)果，仿真驗證了改進(jìn)方法的優(yōu)越性，并通過實驗結(jié)果表明了方法的有效性。對于線性不確定系統(tǒng)，進(jìn)一步研究了基于時滯相關(guān)方法的網(wǎng)絡(luò)化保性能控制器的設(shè)計方法，給出了最優(yōu)保性能控制器的求解算法，通過仿真和實驗驗證了算法的有效性