網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、近年來，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已在國防、工業(yè)控制和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，同時，也成為控制理論學(xué)術(shù)界的研究熱點之一，并取得了一定的研究成果。與傳統(tǒng)的點對點控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有以下主要優(yōu)點:能方便地利用網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)信息資源共享;能進行遠(yuǎn)程監(jiān)測與遠(yuǎn)程控制;增強了控制系統(tǒng)的靈活性，減少了系統(tǒng)的布線，降低投資;易于擴展，具有更廣泛的開放性。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)雖然具有以上突出的優(yōu)點，但由于在控制系統(tǒng)中引入了通信網(wǎng)絡(luò)，造成了不確定、時變的網(wǎng)絡(luò)傳輸延

2、時，故也存在許多有挑戰(zhàn)性的問題，迫切需要研究解決。
　　論文的主要工作如下:
　　通過對大量網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，了解網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的特性。介紹了3種常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時建模方法。同時，對應(yīng)用較廣的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法進行了仿真研究。
　　在合理的假設(shè)條件下，將具有隨機、有界網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模為時變時滯的離散時滯控制系統(tǒng);利用Lyapunov-Krasovskii定理推導(dǎo)出具有線性矩陣

3、不等式形式的狀態(tài)反饋和輸出反饋閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定和H∞穩(wěn)定的充分條件;在此基礎(chǔ)上，通過矩陣變換，將狀態(tài)反饋閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性充分條件轉(zhuǎn)換成能使?fàn)顟B(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定和H∞穩(wěn)定的控制器的設(shè)計方法。在矩陣不等式的推導(dǎo)過程中，選擇了合理的零等式，獲取了需要的上限約束技術(shù)，并通過帶約束的自由權(quán)矩陣來消除計算Lyapunov泛函的差分時產(chǎn)生的求和項，雖然增加了自由權(quán)矩陣的個數(shù)，但是，明顯改善了計算結(jié)果的保守性。
　　探討了自適

4、應(yīng)控制在無刷直流電機網(wǎng)絡(luò)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過一階Pade方法，將網(wǎng)絡(luò)傳輸延時環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換為慣性環(huán)節(jié)，從而得到無刷直流電機網(wǎng)絡(luò)調(diào)速系統(tǒng)的近似線性數(shù)學(xué)模型;采用比較成熟的Narendra模型參考自適應(yīng)控制策略設(shè)計控制器;針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中隨機、時變的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸延時，使用帶有時間戳的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了在線預(yù)測，實時地獲得當(dāng)前采樣周期的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時預(yù)測值。從而，在每一個網(wǎng)絡(luò)傳輸延時不同的采樣周期內(nèi)，都能得到近似的線性數(shù)學(xué)模型。最后，采用對象模型

5、已知的模型參考自適應(yīng)控制方法，進行了反饋控制器的設(shè)計。
　　深入研究了基于動態(tài)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)最優(yōu)狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計方法。針對網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的不確定性和時變性，本文給出了兩種基于動態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制器設(shè)計方法。第一種方法的主要特點是:在執(zhí)行器節(jié)點引入儲存控制信號的緩沖器，執(zhí)行器節(jié)點采用時間驅(qū)動方式，并設(shè)定執(zhí)行器動作時間為τ∈{max[τ（k）]，h}。這樣，將不確定、時變的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時變換成確定性延時處理，能使基于動態(tài)規(guī)劃

6、的最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣進行離線計算，簡化了反饋控制器的設(shè)計。但是由于人為地加大了網(wǎng)絡(luò)傳輸延時，這種設(shè)計方法使控制系統(tǒng)在穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)設(shè)計上都顯得過于保守。第二種方法的主要特點是:引入帶有時間戳的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在每一個采樣周期內(nèi)，對網(wǎng)絡(luò)傳輸延時進行實時預(yù)測，并在每一個采樣周期內(nèi)，進行最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣的在線計算。這種控制方法使系統(tǒng)具有較高的控制精度，較好的響應(yīng)特性，但是計算量較大，尋求快速的算法是今后重要的研究任務(wù)。最后，對上述兩種控制策略，