網(wǎng)絡控制系統(tǒng)顯式模型預測控制.pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡的廣泛使用和控制規(guī)模的不斷擴大,控制系統(tǒng)的結(jié)構正在發(fā)生變化。將網(wǎng)絡及通訊技術應用到控制科學領域的一種分布式、網(wǎng)絡化、智能化的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(Networked Control System,NCS)成為國內(nèi)外的研究熱點之一。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)連線少、易于系統(tǒng)擴展、可靠性高以及能夠現(xiàn)實資源的共享等優(yōu)點。由于控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡的引入,不可避免產(chǎn)生網(wǎng)絡時延、網(wǎng)絡丟包及網(wǎng)絡調(diào)度等許多新的問題。
　　 針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的時延和丟

2、包問題,以及傳統(tǒng)模型預測控制需要反復在線優(yōu)化很難適應于采樣頻率快、實時性要求較高系統(tǒng)的問題,本文將顯式模型預測控制算法應用到網(wǎng)絡控制系統(tǒng)來處理網(wǎng)絡時延和丟包問題,該算法離線得到對應每個狀態(tài)分區(qū)上的狀態(tài)反饋最優(yōu)顯式控制律,在線計算只需通過查表就可以確定當前狀態(tài)分區(qū)上所對應的控制律。使得網(wǎng)絡控制系統(tǒng)不需要反復在線優(yōu)化計算,提高了在線計算的速度,滿足了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)實時性較高的要求。本文的主要工作和成果如下:
　　 1.在查閱相關文獻的

3、基礎上,介紹了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的主要問題及研究進展。并引入多參數(shù)二次規(guī)劃介紹了顯式模型預測控制的基本工作原理。
　　 2.介紹了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的TrueTime仿真工具箱,并利用TrueTime仿真工具箱,分別做了兩種控制算法(即模糊自適應PID和傳統(tǒng)PID)和調(diào)度算法(EDF和RM)的仿真比較及分析。
　　 3.針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的時延問題,本文研究了具有時延網(wǎng)絡的顯式模型預測控制方法。該算法基于多參數(shù)二次規(guī)劃方法得到了一個關

4、于狀態(tài)變量的顯式控制律,并且由該控制律得到了閉環(huán)預測控制系統(tǒng)的PWA模型。由于該控制算法不需要反復在線優(yōu)化,從而提高了控制器的在線計算速度,能夠很好地處理網(wǎng)絡時延問題。通過示例仿真,驗證了該方法的有效性。
　　 4.針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的丟包問題,由于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的丟包模型為一個切換系統(tǒng),將它轉(zhuǎn)化為分段仿射(PWA)模型,通過切換PWA模型來模擬網(wǎng)絡的丟包這一過程,再應用顯式模型預測控制方法,對于帶約束的離散時間分段仿射系統(tǒng),應用多