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网络控制系统的时延分析、建模与控制

随着控制系统规模的日益扩大以及网络通信技术的飞速发展,网络控制系统(Networked Control System, NCS)被逐步应用到控制工程中,因其具有系统连线少、易于扩展以及能够实现信息资源共享等优点,受到了控制界的广泛关注。但通信网络的引入,使得控制系统中出现了如网络时延、时序错乱、数据包的多包传输及丢失等许多新的问题。因此,网络控制系统的分析、建模与控制成了目前控制理论与控制工程领域的热点研究课题。本文通过对网络控制系统中时延特性的分析,建立了不同时延条件下的网络控制系统模型,以及丢包网络控制系统模型,并研究了与网络控制系统相适应的分析和设计方法,为网络控制系统的研究与发展提供了有意参考。具体研究成果如下:(1)在研究了网络控制系统的产生背景、概念及优点的基础上,着重分析了网络控制系统中存在的几个主要问题及其近年来的研究进展,并从中总结出了有研究意义和应用价值的研究方向,为以后的工作奠定了基础。(2)研究了网络控制  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学(北京)
华北电力大学(北京)

网络控制系统的研究及其应用

网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)是近十几年随着控制技术、网络技术和计算机应用技术的飞速发展而出现的一种新的控制系统理论,现已成为自动化领域的一个前沿课题。本文在近年国内、外关于网络控制系统理论研究成果的基础上,研究了网络控制系统的控制算法、调度策略、仿真工具与工程应用方面的部分问题,主要工作如下:1.详细分析了影响网络控制系统建模的主要因素,如网络传输、节点驱动和时钟同步等。根据网络节点的不同驱动组合方式给出了网络控制系统中被控对象的离散模型;提出了一种优化建模方法,考虑了系统输出的变化趋势,提高了模型精度。2.研究了广义预测控制在网络控制系统中的应用,建立了网络控制系统分布式模型,采用BP神经网络误差预测值补偿控制器预测输出与被控对象实际输出之间的误差,修正了控制器输出的控制增量值,提高了控制精度;利用隐式广义预测控制算法直接辨识最优控制器参数,减少了在线计算工作量,提高了效率。3...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学(河北)
华北电力大学(河北)

网络控制系统调度与控制协同设计的研究

网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)是近十几年随着控制技术、网络技术和计算机应用技术的飞速发展而出现的一种新的控制系统,现已成为自动化领域的一个前沿课题。本文在近年国内、外关于网络控制系统理论研究成果的基础上,研究了网络控制系统的控制算法、调度策略、控制与调度协同设计方面的部分问题,主要工作如下:1.在研究网络控制系统的基本结构、特点和网络控制系统中存在的基本问题的基础上,从信息网络与控制网络的区别入手,分析了典型网络应用于控制系统的时延特性,得出不同网络的优缺点。然后分不同的节点驱动组合情况建立了其数学模型,并提出了一种优化建模方法,提高了模型精度。介绍了TrueTime工具箱的使用方法,设计了基于以太网络的仿真平台CAE_NCS,给出了仿真平台的设计结构、工作原理、程序流程。2.在传感器节点采用时间驱动方式,控制器节点和执行器节点采用事件驱动方式的特定条件下,建立了具有迟延特性的状态...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

网络控制系统的预测控制研究

随着计算机、网络、通信技术和控制理论的发展,网络控制系统在工业控制领域得到越来越广泛的应用,由于闭环控制中引入了网络,所以网络控制系统中也存在许多问题需要研究。网络随机延时的存在使得系统的分析和综合变得困难,如果延时足够大则会造成系统不稳定。因为预测控制采用了多步预测、滚动优化和反馈校正等控制策略,因此能够克服过程模型的不确定性,具有控制效果好、鲁棒性强等优点,从而得到了广泛的研究和应用。本文围绕具有短延时和长延时的网络控制系统,把预测控制引入到网络控制系统的分析和设计中,提出了几种新的控制策略,并分析了系统的稳定性。本文的主要研究内容是:针对传感器为时间驱动、控制器和执行器为事件驱动,延时小于一个采样周期的网络控制系统提出了延时预测内模控制策略。该策略包含时间戳BP神经网络延时预测方法,利用历史延时数据来预测下一个时刻延时值。根据得到的延时预测值,结合内模控制原理进行网络控制系统控制器的设计。其中延时环节采用Pade一阶展开近...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学 
东北大学 

网络控制系统的建模、分析与控制

网络控制系统是通过实时网络构成闭环的反馈控制系统。在网络控制系统中,传感器、控制器、执行器及被控对象和通讯网络连接在一起,设备之间信息通过一个共享的网络通道进行传输。网络控制系统是计算机技术、通信技术与控制技术发展与融合的产物,与传统的“点对点”直接相连的控制系统相比,网络控制系统具有布线简单、结构灵活、易于安装与维护、有较高的容错与故障诊断能力等优点。然而,由于网络带宽有限以及信息传输过程中的碰撞,不可避免地导致信息延迟、数据包丢失、多包传输以及时变采样周期等问题。这些问题的存在破坏了系统性能,甚至导致系统不稳定。因此,如何针对网络控制系统自身特点,应用已有的控制理论方法来解决网络控制系统中存在的问题,已成为控制领域研究的一个热点。目前,针对具有网络诱导时延及数据包丢失网络控制系统的建模、稳定性分析及控制器设计等问题的研究取得了一系列的成果。而关于如何有效使用有限通讯资源,使数据信息合理分享通讯渠道,从而提高网络控制系统性能的...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学(北京)
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网络控制系统的稳定性研究及调度策略

近年来,随着控制技术、网络技术和计算机应用技术的飞速发展,网络控制系统(networked control system, NCS)受到了越来越广泛的关注,并成为国际控制领域的一个研究热点,其具有信息资源共享、连接线数大大减少、易于扩展、易于维护、高效率、高可靠性及灵活等优点。然而由于闭环控制中网络的引入,网络控制系统中的很多基本问题有待于深入研究,如网络控制系统的稳定性问题及网络资源的调度问题。本文针对网络控制系统中存在的基本问题,从系统的建模、控制和网络资源的调度等方面进行了研究,主要的研究内容及结论如下:本文首先针对只有传感器到控制器为网络连接的一类网络控制系统,考虑系统的被控对象仅输出量可以测量的情况,设计了适合于网络环境的状态观测器,并利用状态观测器对丢包和时延进行了适当补偿。然后分别应用离散时间和离散与连续相结合的方法建立了包括状态观测器在内的整个系统的闭环模型,分析了网络控制系统的稳定性,并给出了仿真结果,证明了离...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>