網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)度與控制協(xié)同設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control Systems,簡稱NCS)是近十幾年隨著控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的控制系統(tǒng),現(xiàn)已成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題。本文在近年國內(nèi)、外關(guān)于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)理論研究成果的基礎(chǔ)上,研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制算法、調(diào)度策略、控制與調(diào)度協(xié)同設(shè)計(jì)方面的部分問題,主要工作如下:
　　 1.在研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的基本問題的基礎(chǔ)上,從信息

2、網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別入手,分析了典型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于控制系統(tǒng)的時(shí)延特性,得出不同網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)。然后分不同的節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)組合情況建立了其數(shù)學(xué)模型,并提出了一種優(yōu)化建模方法,提高了模型精度。介紹了TrueTime工具箱的使用方法,設(shè)計(jì)了基于以太網(wǎng)絡(luò)的仿真平臺(tái)CAE NCS,給出了仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、工作原理、程序流程。
　　 2.在傳感器節(jié)點(diǎn)采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式,控制器節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)采用事件驅(qū)動(dòng)方式的特定條件下,建立了具有遲延特性的狀態(tài)空間預(yù)測

3、模型,研究了預(yù)測函數(shù)控制算法在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,使用該算法克服具有隨機(jī)長時(shí)間網(wǎng)絡(luò)傳輸遲延對(duì)系統(tǒng)的影響,效果較好。將具有不確定性傳輸遲延和數(shù)據(jù)丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)視為灰色系統(tǒng),研究了灰色控制理論在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.
　　 3.研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的信息調(diào)度策略,針對(duì)基于優(yōu)先權(quán)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,結(jié)合智能控制理論,設(shè)計(jì)了傳感器和控制器均采用事件-時(shí)間混合驅(qū)動(dòng)方式的控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊反饋推理的兩級(jí)調(diào)度策略。

4、該調(diào)度策略的一級(jí)調(diào)度通過網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和死區(qū)技術(shù)減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,二級(jí)調(diào)度則利用基于模糊反饋原理來設(shè)計(jì)的信息調(diào)度器,動(dòng)態(tài)調(diào)度節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí),保證了初始優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的公平性,仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明了所提出策略的有效性。兩級(jí)調(diào)度策略在減小了網(wǎng)絡(luò)流量的基礎(chǔ)上優(yōu)化了信息優(yōu)先級(jí)配置,提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì)。
　　 4.進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與控制協(xié)同設(shè)計(jì)的研究,提出了基于預(yù)測控制和優(yōu)化采樣頻率的分層設(shè)計(jì)思想。設(shè)計(jì)了一個(gè)具有冗余控制器且控制器和執(zhí)行