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基于快速输出采样反馈的网络控制系统滑模控制

1引言网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)是指控制环通过实时网络闭合的反馈控制系统[1]。因其具有全开放、互操作性、低成本、高灵活性等优点,被广泛地应用于复杂的工业过程中。控制回路中网络的引入,使得NCS的分析和设计变得复杂。常规控制理论采用的许多理想假设,如同步控制、非时延的传感和执行等,在NCS中已不再合理,因此在将已有理论应用于NCS时必须重新评价。这是由网络本身的缺陷引起的,最明显的一个问题是网络诱导时延的引入。这种时延可能是定常的、时变的甚至是随机的。它会引起系统控制作用或被控对象状态的变化,从而导致系统性能的改变,甚至是引起系统的不稳定。因此在系统分析和设计中要考虑时延的影响。针对网络诱导时延对系统的影响,如何设计鲁棒的控制器成为一个关键问题。滑模变结构控制的完全鲁棒性,使其对被控对象的模型误差、参数变化及外部干扰有很强的不敏感性。文献[2]基于离散的系统模型,在状态预估的基础上...  (本文共5页) 阅读全文>>

《工业控制计算机》2007年05期
工业控制计算机

时延网络控制系统的研究综述

近年来随着现场总线控制技术、工业以太网技术的成熟应用和性能造价比的不断提高,网络控制系统(Networked Con-trol Systems,NCS)以其资源共享、系统分布控制、硬件连线较少、造价低、维护方便等优势,迅速应用于电力、交通、机器人、航空航天等各种系统和远程控制领域。由于反馈控制回路中通信网络的存在,使得传统的控制理论必须重新评估后才能应用到NCS中,因为传统控制理论的理想假设条件,如同步控制、无延时传感和调节等,已经不再适用于网络控制系统。在网络控制系统中,控制器和远地控制对象的传感器和执行器等设备间通过网络进行信息交换时,由于源自多个设备的信息流量变化不规则,信息多包传输、多路径传输、数据包碰撞、网络拥塞、包时序错乱、包丢失、包重传、连接中断等原因,信息传输时间延迟(时延)不可避免,这种由网络引起的时延根据控制网络的不同,可能是恒定的,时变的,甚至是随机不确定的。时延会降低系统的性能,使系统的稳定范围变窄,甚至...  (本文共3页) 阅读全文>>

《控制理论与应用》2007年02期
控制理论与应用

《网络控制系统的分析与综合》书评

由岳东教授、彭晨副教授、Q.L.Han教授撰写的《网络控制系统的分析与综合》著作主要论述了近年来作者及其他国内外学者在网络控制系统(N Cs)理论分析方面取得的成果.著者根据多年从事Ncs的理论与应用的教学与研究工作经验,力求将NCS的基本理论和方法,以及比较具有代表性的热点研究内容和实例收入书中,介绍给读者.该书是一部具有学术参考价值的著作.全书共分9章,前2章主要介绍NCS的预备知识和基本理论,包括NCS的研究背景、国内外的研究现状、NCS的建模方法及其稳定性相关的基本理论.此外,著者根据多年从事时滞系统研究的经验,在NCS建模的过程中,清楚地阐明了NCS和一般时滞系统的区别.第3章介绍了基于离散时间模型和连续时间模型的反馈控制设计.在基于离散时间模型的镇定反馈控制设计中,主要介绍了模型依赖、基于有界数据丢包率、随机最优控制以及时滞相关的设计方法;基于连续时间模型的镇定反馈控制设计,主要介绍了模型依赖设计方法和时滞相关设计方...  (本文共1页) 阅读全文>>

《工业控制计算机》2007年12期
工业控制计算机

网络控制系统中调度与控制的协同设计

组成控制系统的各个部分(传感器、控制器、触发器、被控对象)或多个控制回路通过网络连接而形成的系统称为网络控制系统(Network Control System,NCS)。具体地说,就是为提高设备或子系统之间的数据传输,使区域内不同地点的设备和用户实现资源共享和协调操作,所构成的现场检测、控制及操作设备和通信线路的集合。与点对点的计算机控制系统相比,NCS具有很多优点,例如:通过减少连线提高了系统可靠性和降低了维护成本;实现了设备的即插即用和开放性;更强的抗干扰性能;便于系统集成和设备诊断等。由于网络控制系统的明显优点,已经被广泛用于制造自动化、电子制造、机器人设计、高级飞行器等很多领域。在网络控制系统给控制系统带来诸多优势的同时,同时也应该明确,传统控制理论中的许多假设(例如等时间间隔采样、同步控制、无延迟的传感器和执行器信号等)都必须经过修改才能应用到网络控制系统中。现有的很多文献中对NCS中由于网络的引入带来的诸多需要解决的...  (本文共5页) 阅读全文>>

《自动化技术与应用》2007年03期
自动化技术与应用

网络控制系统综述

1引言l冈络控制系统(Networked eontrol Systems,NCs),又称为网络化的控制系统,是一种全分布、网络化实时反馈控制系统。它是指某区域现场传感器、控制器及执行器和通信网络的集合,用以提供设备之间的数据传输,使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作。它是上世纪90年代初提出的概念,是计算机技术、通信技术与控制技术发展与融合的产物。网络控制系统充分体现了控制系统向网化、集成化、分布化、节点智能化的方向发展,在工业自动化等方面已产生了深远影响。它的典型结构如图1川所示:图1典型网络控制系统设置与信息流向2计算机控制系统的发展历程20世纪中期的自动控制生产规模很小,数字计算机技术尚不发达,计算机价格昂贵,人们企图用一台计算机取代尽可能多的控制室仪表,于是出现了集中式数字控制系统(D DS)。由于当时计算机可靠性较差,一旦计算机出现某种故障,就会造成所有相关控制回路瘫痪、生产停产的严重局面。20世纪80年代中...  (本文共5页) 阅读全文>>

《计算机应用》2007年02期
计算机应用

变采样网络控制系统的建模与分析

目前网络控制系统中基于事件驱动方式的研究比较多,但基本上都是针对机器人等比较适合用事件驱动方式的对象,对时间的实时要求不是特别高,只要有事件(新的信号)出现并能用于控制对象则控制效果就比较好。对于单摆系统,尽管实时性的要求也不低,但目前也多用事件驱动来分析,主要考虑减少控制器的丢包、多包的问题。但用事件驱动方式对实时性要求比较高的系统控制效果就不太好,而且基于事件驱动方式基本上研究的是网络时延符合某一分布有界序列的网络控制系统[1]。但在实际的互联网中,网络时延是没有界限的,也不符合某一种分布的随机序列[2,3]。基于事件驱动方式的控制多研究网络时延小于一个采样周期的情况,目前大于一个采样周期的多研究[0,2T]时间段内的时图1事件—时间驱动方式时序图延,应用范围比较小。对于大于一个采样周期的情况,建模问题比较复杂,因此把大于一个采样周期的信号视为空采样来处理,用补偿器或者预测器来解决相应产生的问题。1事件—时间驱动方式事件—时...  (本文共3页) 阅读全文>>