基于确定性延迟模型的控制器设计研究

摘要

网络控制系统是指控制回路通过网络进行闭合的反馈控制系统。网络控制系统较传统的控制方法有许多优点，但由于网络的引进，给控制系统的信息传输带来了延迟问题。这一问题的存在将降低控制系统的性能，甚至使控制系统不稳定。 本文着重研究了在全双工交换式以太网的模型下，控制网络中信息传输最大时延的计算以及控制器的设计。首先，基于优先级调度策略，应用网络演算理论获得特定数据流经过网络最大时延的计算方法；并建立总线型以太网，在一定数据流量到达情况下，获得网络的最大传输时延。对此时变网络被控对象，利用线性矩阵不等式的理论，在稳定性的基础上，进行状态反馈控制器的设计。 针对总线型拓扑网络结构，利用NS2对一定到达数据流经过网络的传输进行仿真，获得了该实时数据流经过网络的实际时延。 通过Matlab的LMI工具箱对不同最大网络传输时间延迟以及实际仿真的时延，进行状态反馈控制器设计，接着利用SimEvent构造网络传输模块，对所设计的时变网络状态反馈控制器进行仿真，分析结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1引言

1.2网络控制系统的定义

1.3网络控制系统研究的基本问题

1.4本文的主要工作

第2章基于网络演算的确定性时延计算

2.1确定性NCS的网络模型

2.1.1确定性NCS的数据特征

2.1.2确定性交换式以太网的结构

2.2网络演算的基本概念

2.3应用网络演算计算服务曲线

2.3.1拥塞控制策略

2.3.2 PQ策略的服务曲线

2.4基于网络演算的等待时延的计算

2.4.1最大等待时延的计算公式

2.5实例计算

2.6本章小结

第3章传统NCS控制方法概述

3.1增广向量建模方法

3.2时延的估计和队列补偿机制

3.3最优随机控制

3.4网络采样时间调度算法

3.5其它NCS控制器设计

3.5.1开环闭环切换NCS控制器

3.5.2基于QOS的自适应网络控制器

3.6本章小结

第4章基于LMI的网络控制器设计

4.1引言

4.2系统的NCS模型

4.2.1确定型数据源工作方式

4.3网络控制问题以及控制器设计

4.3.1时变时延的NCS模型

4.3.2控制器设计分析

4.4本章小结

第5章NCS时延的仿真测试

5.1仿真场景建立

5.1.1网络的结构与传输模型

5.1.2仿真负载特性

5.1.3节点的控制系统的模型

5.2网络仿真与分析

5.2.1电机网络控制系统的仿真

5.2.2仿真结果的分析

5.3本章小结

第6章基于MATLAB／SimEvents的NCS实例仿真

6.1 Matlab／Simevent仿真平台简介

6.2 LMI工具箱

6.3控制系统的仿真实现

6.3.1网络传输模块

6.3.2状态反馈控制器的实现

6.3.4仿真的实现

6.4本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

附录

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果