網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的倒立擺控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）是復(fù)雜控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的客觀需求，與傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)式的控制系統(tǒng)相比，NCS具有信息資源能夠共享、連線少、易于系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)、可靠性和靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。但同時由于網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的限制，數(shù)據(jù)傳輸不可避免的存在延時、丟包、多包傳輸?shù)葐栴}，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降甚至不穩(wěn)定。 倒立擺系統(tǒng)的控制研究長期以來被認(rèn)為是控制理論及其應(yīng)用領(lǐng)域里引起人們極大興趣的問題。它是檢驗(yàn)各種新的控制理論和方法的有效性的著名實(shí)驗(yàn)裝置。作為一個高階

2、、非線性不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺的穩(wěn)定控制相當(dāng)困難，對該領(lǐng)域的學(xué)者來說是一個極具挑戰(zhàn)性的難題。 本論文主要涉及以下幾方面內(nèi)容： 首先，本文對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，指明了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)以及今后研究的方向。 其次，本文建立了倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，接著介紹一種在MATLAB環(huán)境下的實(shí)時控制系統(tǒng)的TrueTime仿真工具箱，以倒立擺系統(tǒng)為被控對象，來研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中各種情況如干擾節(jié)點(diǎn)帶寬、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)延遲等對系統(tǒng)

3、控制性能的影響。 接著，用經(jīng)典PID控制以及模糊控制來進(jìn)行對倒立擺的控制，并研究在網(wǎng)絡(luò)延遲下的控制效果。從SIMULINK的仿真結(jié)果中可以看出，當(dāng)時延增大時該方法無法對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定控制。 為了更好的解決網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的時延問題，提出了一種控制方法：模糊-預(yù)測函數(shù)控制。該方法將模糊控制與預(yù)測函數(shù)控制相結(jié)合，并用TrueTime在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并對比模糊控制的控制效果，證實(shí)了此方法比模糊控制效果更好