基于MPC的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯(cuò)控制方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,控制系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提高,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,成為控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,即使微小的故障也可能對(duì)系統(tǒng)造成致命的影響,因此,隨著系統(tǒng)安全性、可靠性要求的日益增加,容錯(cuò)控制成為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)發(fā)展和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。模型預(yù)測(cè)控制為容錯(cuò)控制提供了一個(gè)合適的“可執(zhí)行結(jié)構(gòu)”,并且其在線滾動(dòng)優(yōu)化的機(jī)制能很好地維持故障后系統(tǒng)的性能。
　　 論文以包含網(wǎng)絡(luò)的廣義被控對(duì)象為NCS

2、的研究對(duì)象,考慮小于一個(gè)采樣周期的定值時(shí)延,在執(zhí)行器發(fā)生故障的情況下,基于模型預(yù)測(cè)控制方法進(jìn)行容錯(cuò)控制研究。首先,為使預(yù)測(cè)模型與對(duì)象模型盡可能匹配,將故障診斷單元提供的故障估計(jì)信息,引入到已建立的帶網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的預(yù)測(cè)模型中,建立帶故障項(xiàng)的MPC預(yù)測(cè)模型；隨后,為減小環(huán)境干擾等因素對(duì)預(yù)測(cè)輸出的影響,利用對(duì)象的實(shí)際輸出對(duì)預(yù)測(cè)輸出進(jìn)行修正:同時(shí),為了使故障后的系統(tǒng)仍能很好的維持系統(tǒng)性能,在標(biāo)準(zhǔn)的帶參考軌跡目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上,引入帶域帶約束的目標(biāo)

3、函數(shù),根據(jù)含有故障估計(jì)信息的預(yù)測(cè)輸出選擇合適的目標(biāo)函數(shù),保證發(fā)生故障后系統(tǒng)的性能不會(huì)顯著退化,實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生執(zhí)行器故障的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯(cuò)控制。
　　 為了驗(yàn)證本文所提容錯(cuò)控制方法的有效性和可行性,在Matlab／Simulink仿真環(huán)境中,針對(duì)所選擇的仿真對(duì)象,分別搭建正常系統(tǒng)、執(zhí)行器故障而無容錯(cuò)控制的系統(tǒng)、帶故障項(xiàng)的預(yù)測(cè)模型的容錯(cuò)控制系統(tǒng)、預(yù)測(cè)輸出修正的容錯(cuò)控制系統(tǒng)、目標(biāo)函數(shù)選擇的容錯(cuò)控制系統(tǒng)的仿真環(huán)境,進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并對(duì)仿真