針對(duì)不確定非線性對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、控制回路通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)的控制系統(tǒng)稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)一般是不可避免的，并且往往是一種不確定性的隨機(jī)延時(shí)，這給控制系統(tǒng)的精確設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的的困難。此外，不確定性非線性對(duì)象在工程實(shí)際中大量存在。因此，不確定非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒分析和設(shè)計(jì)十分重要。當(dāng)前，不確定非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性研究是其首要解決的學(xué)術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題。因此，本文針對(duì)一類(lèi)不確定性非線性對(duì)象，通過(guò)Lyapunov定理來(lái)估計(jì)保證系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定的最大

2、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，由此提出了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)魯棒漸近穩(wěn)定的充分條件。 在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，控制回路完全通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形成閉環(huán)，由于存在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、丟包，甚至癱瘓的危險(xiǎn)，控制的穩(wěn)定性和安全性很難保證。另一方面，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，被控對(duì)象的不斷拓展、復(fù)雜化且存在時(shí)變性，為了進(jìn)一步提高其控制性能并保持優(yōu)化狀態(tài)，越來(lái)越多的帶有學(xué)習(xí)功能的控制器紛紛出現(xiàn)。并且隨著控制要求的高性能化，學(xué)習(xí)算法復(fù)雜度也在不斷提高，當(dāng)需要耗用相當(dāng)?shù)挠?jì)算資源和存儲(chǔ)資源時(shí)，現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)控

3、制設(shè)備的計(jì)算和存儲(chǔ)資源將難以勝任實(shí)施過(guò)于復(fù)雜的學(xué)習(xí)算法。即使有這樣高性能的現(xiàn)場(chǎng)智能控制儀表，其價(jià)格也是非常昂貴的。為此，本文提出一種現(xiàn)場(chǎng)的控制單元，采用簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的方式，而復(fù)雜的辨識(shí)、學(xué)習(xí)算法則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，以求實(shí)現(xiàn)一種低成本、高性能、充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的控制系統(tǒng)，并稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。 基于上述原因，如果只采用確定性的、線性的控制策略將很難獲得較好的控制性能。因此，針對(duì)不確定非線性對(duì)象進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)

4、的研究具有重要的價(jià)值，且網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及學(xué)習(xí)收斂性研究是首要問(wèn)題。為此，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究： 首先，針對(duì)未知數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象，提出了基于三次樣條插值的一步預(yù)測(cè)延時(shí)補(bǔ)償模型，在此基礎(chǔ)上為了提高延時(shí)補(bǔ)償精度，進(jìn)一步提出了三次樣條滾動(dòng)優(yōu)化多步預(yù)測(cè)延時(shí)補(bǔ)償算法。同時(shí)提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的復(fù)合控制，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的復(fù)雜、時(shí)變被控對(duì)象進(jìn)行了控制仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的有效性。 其次，針對(duì)不確定非

5、線性被控對(duì)象，提出了基于三次樣條滾動(dòng)優(yōu)化多步預(yù)測(cè)算法校正非線性模型的綜合預(yù)測(cè)延時(shí)補(bǔ)償算法，以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的不確定非線性對(duì)象進(jìn)行了控制仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。 再次，針對(duì)一類(lèi)包含未知非線性函數(shù)的不確定性對(duì)象，采用動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行本地控制，采用均勻三次樣條插值算法針對(duì)未知非線性函數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程辨識(shí)，并通過(guò)三次樣條滾動(dòng)優(yōu)化多步預(yù)測(cè)算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。最后針對(duì)有界不確定性網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，通過(guò)Lyapu