網絡控制系統控制策略研究.pdf

1、近年來，網絡控制系統已在國防、工業(yè)控制和醫(yī)學等領域中獲得了廣泛的應用，同時，也成為控制理論學術界的研究熱點之一，并取得了一定的研究成果。與傳統的點對點控制系統相比，網絡控制系統具有以下主要優(yōu)點:能方便地利用網絡資源實現信息資源共享;能進行遠程監(jiān)測與遠程控制;增強了控制系統的靈活性，減少了系統的布線，降低投資;易于擴展，具有更廣泛的開放性。網絡控制系統雖然具有以上突出的優(yōu)點，但由于在控制系統中引入了通信網絡，造成了不確定、時變的網絡傳輸延

2、時，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:
　　通過對大量網絡傳輸延時的實測數據進行統計分析，了解網絡傳輸延時的特性。介紹了3種常用的網絡傳輸延時建模方法。同時，對應用較廣的網絡傳輸延時線性神經網絡預測算法進行了仿真研究。
　　在合理的假設條件下，將具有隨機、有界網絡傳輸延時的網絡控制系統建模為時變時滯的離散時滯控制系統;利用Lyapunov-Krasovskii定理推導出具有線性矩陣

3、不等式形式的狀態(tài)反饋和輸出反饋閉環(huán)網絡控制系統漸近穩(wěn)定和H∞穩(wěn)定的充分條件;在此基礎上，通過矩陣變換，將狀態(tài)反饋閉環(huán)網絡控制系統的穩(wěn)定性充分條件轉換成能使狀態(tài)反饋閉環(huán)系統漸近穩(wěn)定和H∞穩(wěn)定的控制器的設計方法。在矩陣不等式的推導過程中，選擇了合理的零等式，獲取了需要的上限約束技術，并通過帶約束的自由權矩陣來消除計算Lyapunov泛函的差分時產生的求和項，雖然增加了自由權矩陣的個數，但是，明顯改善了計算結果的保守性。
　　探討了自適

4、應控制在無刷直流電機網絡調速系統中的應用。通過一階Pade方法，將網絡傳輸延時環(huán)節(jié)轉換為慣性環(huán)節(jié)，從而得到無刷直流電機網絡調速系統的近似線性數學模型;采用比較成熟的Narendra模型參考自適應控制策略設計控制器;針對網絡控制系統中隨機、時變的網絡信息傳輸延時，使用帶有時間戳的線性神經網絡進行了在線預測，實時地獲得當前采樣周期的網絡傳輸延時預測值。從而，在每一個網絡傳輸延時不同的采樣周期內，都能得到近似的線性數學模型。最后，采用對象模型

5、已知的模型參考自適應控制方法，進行了反饋控制器的設計。
　　深入研究了基于動態(tài)規(guī)劃的網絡控制系統最優(yōu)狀態(tài)反饋控制器的設計方法。針對網絡傳輸延時的不確定性和時變性，本文給出了兩種基于動態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)狀態(tài)反饋控制器設計方法。第一種方法的主要特點是:在執(zhí)行器節(jié)點引入儲存控制信號的緩沖器，執(zhí)行器節(jié)點采用時間驅動方式，并設定執(zhí)行器動作時間為τ∈{max[τ（k）]，h}。這樣，將不確定、時變的網絡傳輸延時變換成確定性延時處理，能使基于動態(tài)規(guī)劃

6、的最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣進行離線計算，簡化了反饋控制器的設計。但是由于人為地加大了網絡傳輸延時，這種設計方法使控制系統在穩(wěn)定性分析和系統設計上都顯得過于保守。第二種方法的主要特點是:引入帶有時間戳的線性神經網絡，在每一個采樣周期內，對網絡傳輸延時進行實時預測，并在每一個采樣周期內，進行最優(yōu)狀態(tài)反饋矩陣的在線計算。這種控制方法使系統具有較高的控制精度，較好的響應特性，但是計算量較大，尋求快速的算法是今后重要的研究任務。最后，對上述兩種控制策略，