網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)系統(tǒng)的控制問題研究.pdf

1、閉環(huán)控制系統(tǒng)各分立節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互的傳輸媒介為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，稱為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(NCS)。網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)(NCCS)將復(fù)雜過程控制系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)充分結(jié)合，較傳統(tǒng)專線連接控制具有裝置間信息開放、大空間布局系統(tǒng)組件及便于整合全局信息做智能決策等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文以網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究了隨機(jī)短時(shí)延下系統(tǒng)的魯棒H∞反饋控制器設(shè)計(jì)、同時(shí)存在Markov時(shí)延與丟包下系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制以及外部擾動(dòng)作用于內(nèi)回路時(shí)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)

2、控制等問題。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，簡(jiǎn)要介紹了串級(jí)控制系統(tǒng)和常用控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，給出網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)需考慮的基本問題。接著詳細(xì)介紹了實(shí)際過程工業(yè)中常用的網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)四種網(wǎng)絡(luò)配置方式及每種方式的特點(diǎn)。同時(shí)給出網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制策略的原理并闡述了對(duì)未知輸入（或擾動(dòng)）進(jìn)行估計(jì)的比例-積分觀測(cè)器(PI observer)的設(shè)計(jì)方法。
　　其次，針對(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)的網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行魯棒H∞控

3、制器設(shè)計(jì)。通過對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線誘導(dǎo)出的隨機(jī)短時(shí)延特性分析，經(jīng)離散化后得到對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的離散化增廣狀態(tài)模型。接著定義增廣狀態(tài)系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù)，通過使用線性矩陣不等式(LMI)方法及Schur補(bǔ)引理等知識(shí)，給出輸出反饋下系統(tǒng)的魯棒H∞漸近穩(wěn)定條件以及相應(yīng)主/副控制律反饋矩陣的求取方法。仿真實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的主汽溫控制系統(tǒng)建模與分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)控制律方法的有效性。
　　然后，研究了隨機(jī)時(shí)延下網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制策略。

4、首先，給出網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的增廣狀態(tài)方程并設(shè)計(jì)增廣系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)器，給出根據(jù)狀態(tài)估計(jì)器得出預(yù)測(cè)控制輸入序列及補(bǔ)償器選取控制輸入的方式。然后，利用切換系統(tǒng)理論知識(shí)給出NCCS網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)的隨機(jī)穩(wěn)定條件。
　　另外，研究了一類存在擾動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制。首先，建立擾動(dòng)存在時(shí)系統(tǒng)的全維PI觀測(cè)器，利用觀測(cè)器對(duì)擾動(dòng)及狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)并給出系統(tǒng)PI觀測(cè)器可設(shè)計(jì)的條件。結(jié)合切換系統(tǒng)相關(guān)理論給出擾動(dòng)作用下NCCS的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測(cè)控制