網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析建模與控制研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展成熟，加之低廉的硬件價(jià)格，使得基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的自動(dòng)化控制系統(tǒng)成為一種的新的應(yīng)用趨勢(shì)；在遠(yuǎn)程控制和復(fù)雜控制系統(tǒng)的客觀需求下，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析與綜合迅速成為當(dāng)前控制理論的研究熱點(diǎn)之一；本文基于魯棒控制理論、隨機(jī)控制理論，切換系統(tǒng)理論、時(shí)滯系統(tǒng)理論、以及線(xiàn)性矩陣不等式方法，對(duì)線(xiàn)性系統(tǒng)、不確定系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制問(wèn)題、以及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)控

2、制系統(tǒng)的發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了概述，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究方法進(jìn)行了詳細(xì)的綜合分析和總結(jié)；為了對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)提供有理的依據(jù)，本文對(duì)幾種網(wǎng)絡(luò)媒介的傳輸特性、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)特性進(jìn)行了分析和總結(jié)；測(cè)試了Internet的通信延時(shí)，提出了基于支持向量機(jī)（SVM）的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)預(yù)測(cè)方法，對(duì)于基于Internet網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究具有重要的指導(dǎo)意義。 針對(duì)一類(lèi)由于節(jié)點(diǎn)間的競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致訪問(wèn)滯后的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，本文通過(guò)等價(jià)變換，將網(wǎng)絡(luò)控制

3、系統(tǒng)建模為時(shí)滯系統(tǒng)，然后采用時(shí)滯系統(tǒng)的最新研究方法－奇異系統(tǒng)方法－來(lái)研究，得出了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且時(shí)滯相關(guān)的充分條件。該結(jié)論具有較小的保守性，能夠應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。 針對(duì)一類(lèi)具有長(zhǎng)隨機(jī)時(shí)滯特性的網(wǎng)絡(luò)化線(xiàn)性控制系統(tǒng)，分別對(duì)狀態(tài)反饋和輸出反饋的情況，提出了基于對(duì)象模型的多步預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)時(shí)滯補(bǔ)償控制的策略；并分析了采用時(shí)滯補(bǔ)償策略網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，得出了保證網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。進(jìn)一步，將該時(shí)滯補(bǔ)償策略推廣到不確

4、定系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制中，基于魯棒控制理論和線(xiàn)性矩陣不等式方法導(dǎo)出了其穩(wěn)定充分條件。 研究了一類(lèi)多包傳輸網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的建模與穩(wěn)定問(wèn)題；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性，提出了一種合適的建模和設(shè)計(jì)方法，即：傳感器節(jié)點(diǎn)和控制器節(jié)點(diǎn)以時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式工作，將多包傳輸網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模為切換控制系統(tǒng)，最后分析了其穩(wěn)定性，得出了漸近穩(wěn)定的充分條件。 針對(duì)一類(lèi)單輸入-單輸出仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)，首先通過(guò)微分同胚變換實(shí)現(xiàn)了仿射非線(xiàn)性系統(tǒng)的無(wú)反饋精確線(xiàn)性化；

5、然后基于精確化線(xiàn)性模型，分別討論網(wǎng)絡(luò)延時(shí)為常時(shí)滯，隨機(jī)時(shí)滯小于一個(gè)采樣周期和隨機(jī)長(zhǎng)時(shí)滯情況的控制問(wèn)題。通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)例，給出了其設(shè)計(jì)方法與步驟。 研究了基于Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、控制問(wèn)題?；赟ocket通信技術(shù)，采用LabWindows/CVI 8.0開(kāi)發(fā)了Internet環(huán)境下的液位過(guò)程控制系統(tǒng)。利用該網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了校園網(wǎng)環(huán)境下液位過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制；采用時(shí)滯補(bǔ)償策略，實(shí)現(xiàn)了Interne