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网络控制系统及其预测控制算法研究

随着自动控制、微电子技术的发展,大量智能控制芯片和智能传感的不断出现,网络化的控制系统已成为工业控制领域研究的热点。它体现了控制系统向网络化、集成化、分布化、节点智能化发展的趋势。作为对传统的点对点通讯的代替,网络控制系统的公共总线网络结构提供了更有效的可重构性,更好的资源利用率,减少了安装和维护成本。然而,网络的介入使得控制系统的分析变得更加复杂,传统的方法面临挑战,这主要是由于传输时延引起的。这个时延特性可以是常数,有界的,时变的,或是随机的,依赖于采取的网络通信协议和硬件设备。本文以网络控制系统为研究对象,首先介绍了其特点、模型、协议,以及采样与性能的关系;再在研究了大量文献的基础上,从网络时延,采样周期,抖动,数据包丢失,网络调度,稳定性六个方面具体分析了这些因素对网络控制系统的性能影响,并总结了前人的主要研究成果,评价了相应的处理方法和技术。然后介绍了网络性能测度和控制性能品质,分析了采样周期和网络时延之间的关系,以及  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

网络控制系统中调度与控制的协同设计

本文是以国家自然科学基金资助项目“实时网络控制系统中调度与控制的协同设计”为背景展开的。网络控制系统是控制科学、计算机及网络技术的综合应用。网络资源的竞争及网络时延赋予传统的控制理论和方法新的含义和研究内容,对网络控制系统调度的研究是其中重要内容之一。在前人对控制网络性能及协议层调度研究成果的基础上,本文分析了网络控制系统在应用层上的调度算法,并在搭建的虚拟平台上对多任务的网络控制系统调度进行了仿真。此外,本文对网络控制系统调度与控制协同设计新技术进行了初步探索。讨论了系统采样周期对网络控制系统的影响。以优化控制系统性能为目标,以网络的可调度性为条件,结合系统控制与网络调度,给出了网络控制系统的优化模型和采样周期的求取方法,并给出了优化实例。结果表明:该方法既满足了控制系统的性能,又优化了网络调度,提高了网络资源的利用率。  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

网络控制系统的稳定性及H_∞控制

随着控制科学和计算机的飞速发展,网络控制系统应运而生,并逐渐成为国际学术界研究的一个热点。它具有信息资源共享、灵活性强、良好的自诊断和维护性能好等优点。但由于控制系统中网络环节的引入,信息在传输时要分时占用总线,而网络通信的带宽有限,因此不可避免的存在着信息的传输时延、碰撞、时序错乱,甚至数据包丢失等现象,而这些往往是导致系统不稳定的一个重要因素。首先,讨论了网络控制系统的基本问题和建模问题。建立了短时延网络控制系统的建模;长时延网络控制系统的建模;具有数据包丢失的网络控制系统的建模;具有时延和数据包丢失的网络控制系统的建模。其次,研究了网络控制系统的稳定性,包括:采样率对网络控制系统的影响;存在时延的网络控制系统的稳定性分析及控制器设计;多时延网络控制系统的稳定性分析及控制器设计;存在数据包丢失的网络控制系统的稳定性分析及控制器设计;具有时延和数据包丢失的网络控制系统的稳定性。随后,研究了网络控制系统的时延补偿。最后,研究了一...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

网络控制系统的研究与平台建设

在反馈控制回路中,通过实时网络封闭的控制系统称之为网络控制系统。网络控制系统综合了计算机网络,计算机通信和自动控制等多方面技术,具有很多优点,近几年来在工业控制领域、楼宇自动化和家庭自动化等方面得到了广泛的应用。同时,网络控制系统也带来了许多问题,包括时延问题、数据包丢失问题、单包多包问题等,所以其理论和实际应用研究都有重要的意义,是当前研究热点之一。本文对网络控制系统的调度和丢包问题做出深入的研究,并实现了简单的实验平台E-NCS。本文的主要工作内容有以下几个方面:1.介绍了网络控制系统的产生原因、概念、优点。分析了它存在的问题。从控制问题与网络、网络设备问题这两个方面综述了当前网络控制系统的研究方向与方法。概括了本文的主要研究工作和文章结构。2.针对网络控制系统的动态性,在系统不可调度情况下,通过周期修改方法使其可调度。该方法提高了系统在动态变化时的整体性能,保证高优先级回路系统性能的同时,防止了低优先级回路性能的大幅下降。...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

网络控制系统的容错控制设计

本文以国家自然科学基金资助项目《网络环境下的智能控制理论及方法研究》为研究背景展开。论文首先介绍了网络控制系统的基本概念,目前的研究成果及发展趋势,说明了借助容错控制和切换系统的思想来研究网络控制系统的方法依据。其次考虑短时延情况下,利用容错的思想建立了SISO网络控制系统分别发生传感器和执行器故障时的模型。在此基础上,借助切换系统的理论分析了闭环网络控制系统的稳定性,用LMI形式给出了系统渐近稳定的充分条件,并给出了容错控制器的设计步骤。然后考虑长时延有界的情况,建立MIMO网络控制系统分别发生传感器和执行器故障时的模型。对长时延进行补偿后,进行了闭环网络控制系统的稳定性分析,同样用LMI形式给出了系统渐近稳定的充分条件,并给出了容错控制器的设计步骤。最后给出了仿真算例,说明提出方法的有效性。  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
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网络控制系统的故障检测的研究

随着计算机网络技术的广泛应用,对控制系统理论和应用也带来了新的机遇和挑战,同时也带来了新的研究机遇和发展空间。网络控制系统就是在这种环境下而出现的。在这样的控制系统中,检测、控制、协调等各种信号均可通过公用数据网络进行传输,而估计、控制和诊断等功能也可以在不同的网络节点中分布执行。这种分布式控制系统取代集中式和集散式控制系统简单、快捷、连线减少、可靠性提高、容易实现信息共享、易于维护和扩展、降低费用等优点,所以已被应用于工程实际。但是,这种大系统也具有明显的缺点和急待解决的问题:各种通信协议没有统一;和广泛采用的TCP/IP协议不兼容;网络诱导时延;数据包丢失和多通道传输等。这些问题的存在,大大的影响了系统的稳定和控制性能,使资源的利用率降低。本文的内容如下:第一章介绍了网络控制系统出现的背景和研究内容,综述了网络控制系统的研究现状,分别从网络的角度和控制角度对网络控制系统的研究进行了讨论。重点从控制的角度来谈。本章还阶绍了控制...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>