基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化反饋控制研究.pdf

1、隨著網絡技術的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了網絡控制系統(tǒng)。網絡控制系統(tǒng)建立在共享網絡基礎上,主要由執(zhí)行器、傳感器、被控對象和控制器四部分組成的具有分布化和網絡化特性的反饋系統(tǒng)。在網絡控制系統(tǒng)得到更廣泛應用和更深層次發(fā)展的同時,亟待解決影響控制系統(tǒng)性能指標的網絡通信帶寬限制、承載能力限制和服務能力限制三大問題。針對網絡控制系統(tǒng)帶寬有限的問題,量化器應運而生。
　　 量化做為一種編碼裝置成為網絡控制系統(tǒng)不可缺少的一部分。量化編碼的特點是能夠解決帶

2、寬有限的限制,且結構簡單,便于操作。缺點是量化過程使系統(tǒng)行為可能出現(xiàn)兩種變化。一種變化是飽和。另一種變化是量化平衡點附近的性能惡化。針對量化平衡點附近的性能惡化,主要采取兩種方法抑制量化誤差:第一種方法是更換高精度的系統(tǒng)設備;第二種方法也是一種經濟的方法是采用一些措施降低量化誤差的影響。重置量化狀態(tài)就是一種解決抑制量化平衡點附近的性能惡化的新方法。
　　 本論文研究了基于重置量化狀態(tài)的網絡控制系統(tǒng)在各種情況下的表現(xiàn):第一階段,研

3、究了結合數(shù)據(jù)量化和網絡通信丟包同時存在,且控制器的控制信號也存在數(shù)據(jù)傳輸丟包情況下,控制信號對網絡系統(tǒng)的控制狀況:第二階段,研究引入量化器后的量化跳變如何處理,提出了連續(xù)網絡系統(tǒng)中,基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化觀測器設計;第三階段,研究了連續(xù)網絡系統(tǒng)中基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化控制器設計。
　　 本文根據(jù)對數(shù)量化器特點,貝努力二項分布模型、概率論、統(tǒng)計學和隨機過程的理論,實現(xiàn)了基于重置量化狀態(tài)的控制器對網絡系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
　　

4、本論文的主要內容包括以下幾點:
　　 1.針對現(xiàn)實網絡,考慮被控對象輸出值量化和傳輸信道數(shù)據(jù)丟包兩種不確定因素同時存在的情況,設計控制信號可能存在數(shù)據(jù)丟包的控制器去控制系統(tǒng)。使控制誤差滿足漸近穩(wěn)定的同時滿足H∞性能。最后,通過用一個數(shù)值仿真例子的實驗,驗證了所設計的雙極控制器的可靠性。
　　 2.針對控制器自身精度不高或者噪聲干擾等原因產生的量化跳變引起的量化誤差,設計了一種基于狀態(tài)重置的觀測器。所提出的觀測器著重分析對

5、數(shù)量化器的特性,分析跳變出現(xiàn)的各種狀態(tài),達到狀態(tài)重置抑制量化跳變對系統(tǒng)影響的目的。最后,通過用一個數(shù)值仿真例子的實驗,驗證了狀態(tài)重置的觀測器比標準觀測器在抑制量化器產生的誤差方面,效果更顯著。
　　 3.在網絡控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)量化是處理信號免受帶寬限制的有效方法。但是量化過程產生的量化跳變對系統(tǒng)性能的影響又不可避免。針對如何抑制量化跳變對系統(tǒng)的影響的問題,研究了一種基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化反饋控制器。首先驗證了狀態(tài)重置觀測器不會惡