基于胞映射的數(shù)字控制系統(tǒng)量化效應(yīng)分析與設(shè)計.pdf

1、本文研究了數(shù)字控制系統(tǒng)的量化效應(yīng)和有限精度直接設(shè)計問題。量化研究在數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生的早期就已有之，但大部分數(shù)字系統(tǒng)研究和設(shè)計都忽略了量化效應(yīng)，直到近些年來，隨著網(wǎng)絡(luò)化和全數(shù)字化成為控制系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的主流，量化問題才重新引起人們的關(guān)注。本文則利用胞映射方法研究了量化對系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性等動態(tài)性能的影響，并以胞模型為基礎(chǔ)提出了一套新的量化系統(tǒng)有限精度直接設(shè)計方法。 本文研究主要針對控制器和被控設(shè)備之間連接的量化問題，例如因使用A/D和D

2、/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的量化，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸產(chǎn)生的信號量化等，同時也對控制器的有限字長問題進行了簡要的分析。 “量化”的建模是研究量化的第一步，也是研究的關(guān)鍵所在，不同的模型就有完全不同的分析設(shè)計方法，本文就對當前量化的主要模型進行了介紹，并利用量化效應(yīng)的一些典型例子，揭示了主流擾動量化模型的一些不足之處，并明確指出變量本身的“離散化”使得很多基于解析理論的控制方法不能直接用于量化系統(tǒng)設(shè)計研究，而這正是量化研究的難點所在。本文則直接考察因量

3、化而產(chǎn)生的離散狀態(tài)空間的動力學(xué)特性，由此引出利用胞映射模型和相關(guān)方法研究控制系統(tǒng)量化問題的基本思路。 一些特殊的量化效應(yīng)往往反映了量化的本質(zhì)，因此能否成功地解釋這些特殊現(xiàn)象是檢驗一個量化模型好壞的最重要標準。本文具體闡述了如何利用胞映射方法來描述量化系統(tǒng)的動力學(xué)特性，然后對一些量化現(xiàn)象進行了新的解釋。在胞映射描述的基礎(chǔ)上，還發(fā)展了利用胞映射方法進行量化系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性、可控性等基本動態(tài)性能的分析評價方法。 進行基本的

4、分析之后就是綜合設(shè)計部分，量化系統(tǒng)的設(shè)計就是要在狀態(tài)反饋和控制輸入量化的條件下進行系統(tǒng)設(shè)計。本文利用胞映射模型給出了一種新的量化數(shù)字控制系統(tǒng)有限精度直接設(shè)計方法，這種方法可以全面考慮輸入和狀態(tài)的量化，不僅可以處理線性系統(tǒng)，而且可以很方便地處理非線性系統(tǒng)，此方法將量化視為設(shè)計的前提，而不再是一種需要消除的現(xiàn)象。本文還對胞映射設(shè)計方法的軟硬件實現(xiàn)進行了詳細說明。 量化問題也出現(xiàn)在系統(tǒng)辨識環(huán)節(jié)，本文還對量化對系統(tǒng)辨識實驗設(shè)計和一般辨識

5、方法的影響進行了分析，然后探討了利用胞映射模型進行閉環(huán)系統(tǒng)辨識的方法。此外，還討論了灰色系統(tǒng)理論在量化研究中的應(yīng)用，主要是控制器本身的量化問題研究。 文章最后為多領(lǐng)域交叉研究，主要將相關(guān)的理論研究應(yīng)用到目前一些熱門問題中，而這種交叉研究也正是目前控制學(xué)科發(fā)展的一個基本趨勢。這里選擇了兩個系統(tǒng)進行研究，一是氣候調(diào)控系統(tǒng)，主要是利用控制論的觀點和方法對氣候調(diào)控的措施進行分析，并設(shè)計了具體的胞映射控制方法；二是互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎系統(tǒng)，主要