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网络控制系统与时延补偿策略的研究

基于网络的控制系统(Network-based Control System,NCS)又称网络控制系统(Networked Control System),它是在现实的分布式控制需求和网络通信技术发展的推动下产生的一种新型的控制系统体系。是指传感器、控制器、执行器等通过实时网络构成闭环的反馈控制系统。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,近年来得到了广泛的研究。NCS将通信网络引入到闭环控制系统中,带来了时延等一系列新问题。本文主要围绕网络性能的研究、网络引起时延的补偿、网络控制系统的仿真和实验,进行了以下几方面的研究工作:1、在介绍网络控制系统的产生背景、概念的基础上,着重介绍了网络控制系统存在的几个主要问题及其近年来的研究进展。概括介绍了本文的主要研究工作。2、研究了网络控制系统中,不同的驱动方式对网络控制系统的性能产生的影响。在网络时延分析的基础上,对事件驱动和时间驱动这两类网络控制  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛科技大学
青岛科技大学

网络控制系统的时延补偿策略研究

网络控制系统是一种通过网络构成的闭环分布式反馈控制系统。它具有信息资源共享、系统成本低、使用灵活、易于维护等优点,但是由于网络时延的存在,网络控制系统的控制指令和传输信息不能及时执行,从而导致系统性能变差,严重的甚至会影响系统的稳定性。为了更有效的解决网络时延问题,提高网络控制系统的稳定性,本论文在分析网络时延特性的基础上,提出了两种时延补偿策略。针对网络控制系统中时延小于一个采样周期的网络时延问题,根据预测控制中动态矩阵控制的特点,提出了一种基于动态矩阵控制的网络时延补偿策略,利用动态矩阵控制算法对网络控制系统中的时延信号的未来情况进行预测,用来补偿其在网络传输中的时延;针对网络控制系统中的不确定时延问题,在分析循环服务网络和随机争用网络时延特性的基础上,提出了一种基于神经元控制器的时延补偿策略,利用神经元良好的学习能力来克服网络控制系统中不确定时延的影响,实现对网络时延的补偿,并结合具体的实例分别对两种时延补偿策略进行仿真实...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

济南大学
济南大学

基于预测控制的网络控制系统时延补偿控制策略研究

网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)具有可实现资源共享、安装与维护方便、远程操作与控制以及可靠性高等优点,在工业过程控制、航空航天、机器人、远程教学与远程医疗等领域存在广泛的应用。由于网络带宽和网络通信速率的限制,NCS中的信息在相互交换过程中不可避免地会存在网络时延问题,而时延会对NCS的性能造成不利的影响。因此,如何削弱网络时延对NCS性能造成的不利影响,探索一种先进的控制策略具有重要的理论意义和应用价值。本课题依托山东省自然科学基金项目:工业网络控制系统同步控制性能及控制策略研究(ZR2009GM027)。通过对国内外相关领域大量文献的分析和研究,在对NCS中网络时延的特性进行深入分析的基础上,提出一种基于广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)的网络时延补偿策略,用来削弱网络时延对NCS性能造成的不利影响。为了分析网络时延对NCS性能的影响...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽工程大学
安徽工程大学

基于改进广义预测控制及双Smith预估时延补偿的网络控制系统研究

进入21世纪,随着互联网的高速发展,NCS在工业生产中的优势日益显现,并呈现出蓬勃发展的趋势。然而,网络时延却同时存在于网络控制系统的前向通道和反馈通道中并且不可避免,其存在不仅会降低系统的动态特性,甚至会导致系统出现不可控。当被控对象自身也带有时滞时,往往存在的时滞又是大时滞、非线性、时变的,那么对控制器参数的精确选择和确定就存在一定的难度。所以,网络控制系统时延预估补偿备受国内外学者的关注。目前,由于Smith预估补偿器在模型完全匹配时能够将NCS的前向通道的时延从闭环回路中移到闭环回路外,将反馈通路的时延从系统中彻底消除,无需对反馈通路实施网络调度等所以在时延补偿方面得到了广泛应用。但是,传统的Smith预估补偿器必须要掌握被控对象的精确数学模型。当模型不完全匹配时,甚至完全失配时,其就难以起到到时延补偿的作用。而在实际的工业控制领域中是很难获得精确的参数模型。所以,本文针对这一突出问题对NCS中的时延预估补偿进行相关研究...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

河南科技大学
河南科技大学

导弹总线网络控制系统时延补偿策略的研究

传统的点对点控制系统结构所显现出来的布线复杂、维护困难、可扩展性差、成本高等问题日益突出,难以满足不断提高的导弹控制系统的性能要求。为克服这些缺陷,越来越多的导弹采用了总线网络控制技术。由于总线网络带宽、协议的限制,导致信息时延的产生。本课题对1553B总线、CAN总线以及以太网的特性进行对比研究,选择CAN总线作为所研究的总线网络控制系统的控制网络,并对导弹总线网络控制系统中时延的产生与组成进行分析,建立总线网络控制系统时延模型。本课题在对比分析常见的时延补偿方案后,考虑模型的简化对实际控制网络的影响,针对导弹总线网络的时延特性,建立起总线网络控制系统,设计一种基于RBF神经网络预测控制的时延补偿策略,实现对网络时延的实时补偿,并利用Matlab进行计算和仿真。与PID控制方法相比较,RBF神经网络预测控制方法更能有效地改善网络时延所带来的影响,降低超调量,缩短调节时间。为克服Matlab仿真中时延模块的局限性,在深入探究网络...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学
华北电力大学

网络控制系统研究与设计

网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)是指通过带宽受限的网络连接分布在不同地理位置的网络设备而组成的闭环控制系统。与传统的点对点控制系统相比,具有信息资源共享、系统连线少、易于扩展和维护等优点,满足了大型工业过程控制系统规模扩大化、结构复杂化、数据共享化和控制远程化的需求,因而备受科研工作者和工程技术人员的青睐。同时,由于控制系统采用存在不确定性的共享网络作为通信媒介,控制系统性能不仅与控制策略和控制设备相关,而且受到当前网络状态的影响。正是由于实际控制系统发展需求,基于网络环境的控制系统研究应运而生,受到了众多学者的关注。因此,网络控制系统研究不仅具有重要的理论价值,而且具有重要的实际意义。本文重点研究了针对网络环境的系统建模、控制策略、实验平台和工程实例等,主要工作概括如下:首先,论述了网络控制系统的研究背景和研究意义,综述了几类网络控制系统控制策略的研究现状。依托作者参与研发的实际工...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>