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(shí)，也成為控制理論學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一，并取得了一定的研究成果。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(diǎn):能方便地利用網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)信息資源共享;能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制;增強(qiáng)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(kuò)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(diǎn)，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(shí)變的網(wǎng)絡(luò)傳輸延

2、時(shí)，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(duì)大量網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，了解網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的特性。介紹了3種常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)建模方法。同時(shí)，對(duì)應(yīng)用較廣的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了仿真研究。
　　在合理的假設(shè)條件下，將具有隨機(jī)、有界網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模為時(shí)變時(shí)滯的離散時(shí)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(jì)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(jì)算Lyapunov泛函的差分時(shí)產(chǎn)生的求和項(xiàng)，雖然增加了自由權(quán)矩陣的個(gè)數(shù)，但是，明顯改善了計(jì)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(jī)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(shí)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換為慣性環(huán)節(jié)，從而得到無刷直流電機(jī)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(jì)控制器;針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中隨機(jī)、時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸延時(shí)，使用帶有時(shí)間戳的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了在線預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)地獲得當(dāng)前采樣周期的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)預(yù)測(cè)值。從而，在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)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(duì)象模型

5、已知的模型參考自適應(yīng)控制方法，進(jìn)行了反饋控制器的設(shè)計(jì)。
　　深入研究了基于動(dòng)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(jì)方法。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的不確定性和時(shí)變性，本文給出了兩種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)方法。第一種方法的主要特點(diǎn)是:在執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)引入儲(chǔ)存控制信號(hào)的緩沖器，執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，并設(shè)定執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)間為τ∈{max[τ（k）]，h}。這樣，將不確定、時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)變換成確定性延時(shí)處理，能使基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃

6、的最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣進(jìn)行離線計(jì)算，簡(jiǎn)化了反饋控制器的設(shè)計(jì)。但是由于人為地加大了網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)，這種設(shè)計(jì)方法使控制系統(tǒng)在穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上都顯得過于保守。第二種方法的主要特點(diǎn)是:引入帶有時(shí)間戳的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，并在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，進(jìn)行最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣的在線計(jì)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(jì)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(duì)上述兩種控制策略，