雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制及其多回路協(xié)同調(diào)度研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（network control systems,NCSs）是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)信息的反饋控制系統(tǒng)。雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)是采用不同采樣率的雙環(huán)結(jié)構(gòu)模型，其運(yùn)行機(jī)制并不同于傳統(tǒng)NCSs。本文主要研究雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)的控制和協(xié)同調(diào)度問(wèn)題。具體如下：
　?。?）首先介紹了NCSs的背景、結(jié)構(gòu)和發(fā)展歷史等內(nèi)容。其次介紹了NCSs的基本概念，包括NCS基本問(wèn)題和協(xié)同調(diào)度基本方法，如時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)、變

2、采樣周期調(diào)度、死區(qū)調(diào)度等。接著介紹了NCSs的研究現(xiàn)狀，闡述分成控制和協(xié)同調(diào)度兩個(gè)部分。最后介紹了本文的預(yù)備知識(shí)，包括理論依據(jù)和算法等。
　　（2）針對(duì)具有隨機(jī)丟包的雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)，提出了該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立方法，并得出了其數(shù)學(xué)模型的穩(wěn)定條件，還提出了其控制器的設(shè)計(jì)方法。第一步，建立系統(tǒng)模型?？紤]到該系統(tǒng)是串級(jí)雙環(huán)結(jié)構(gòu)，且內(nèi)環(huán)采樣周期比外環(huán)快N倍，因此首先采用提升技術(shù)，將內(nèi)環(huán)狀態(tài)方程按照時(shí)間順序擴(kuò)展N倍，令內(nèi)環(huán)和外環(huán)狀

3、態(tài)變量統(tǒng)一。其次針對(duì)網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)丟包僅與前一周期的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)有關(guān)的特點(diǎn)，采用Marko v鏈描述該系統(tǒng)隨機(jī)丟包過(guò)程。最后結(jié)合狀態(tài)增廣法建立了雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。第二步，穩(wěn)定性分析。利用Lyap uno v穩(wěn)態(tài)判據(jù)，得出了該系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定的充分條件。第三步，提出了基于線性錐補(bǔ)法設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器。
　?。?）針對(duì)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行多個(gè)回路的雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了協(xié)同調(diào)度策略。在每一個(gè)采樣時(shí)刻，該系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)對(duì)網(wǎng)

4、絡(luò)資源的需求都是不同，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，本文提出了一種綜合調(diào)度策略。內(nèi)環(huán)采用變采樣周期調(diào)度策略，利用指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)利用率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并以此為依據(jù)動(dòng)態(tài)改變采樣周期，達(dá)到合理分配網(wǎng)絡(luò)資源的目的。外環(huán)采用死區(qū)調(diào)度策略，設(shè)計(jì)了傳感器的通信死區(qū)判據(jù)，通過(guò)主動(dòng)丟棄滿足死區(qū)判據(jù)的信號(hào)來(lái)釋放網(wǎng)絡(luò)資源。最后還提出了周期調(diào)整范圍、死區(qū)值選定范圍和死區(qū)值補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題的解決方法。
　?。?）利用Truetime分別對(duì)雙采樣率網(wǎng)絡(luò)化串級(jí)控制系統(tǒng)和其多回路模型