网络控制系统的建模与分散能控

论文摘要

随着控制系统规模的日益扩大以及网络软硬件成本的下降,控制网络的应用越来越广泛。集合着某个区域的现场传感器、控制器、执行器及通信网络,网络控制系统(Network Control Systems)是一种分布式、网络化的实时反馈控制系统,并可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。由于NCS属于一种彻底的分布式控制结构,因此它具有系统连线少、可靠性高、易于系统扩展以及能够实现信息资源的共享等优点。NCS在具备多重优点的同时,有限的数据传输率(Limited Data Rate)也使得控制系统中也存在着诸如随机的信息传输延迟、信息包的丢失、多通道传输结构造成的额外的系统复杂性等问题。本文结合着近年来国内外学者对线性系统、周期时变系统、时滞系统及NCS本身的一些成果,基于广义系统的被控对象,建立了传感器为时钟驱动,控制器和执行器为事件驱动时长时滞网络控制系统的数学模型。围绕建立的模型,给出了它的分散固定模并讨论了分散能控性。并且通过数值仿真验证了上述研究成果的有效性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 网络控制的简介
• 1.1.1 网络控制含义
• 1.1.2 网络控制的发展历程
• 1.1.3 NCS的研究目的和意义
• 1.1.4 优势与应用领域
• 1.1.5 现状与发展趋势
• 1.2 网络控制系统描述
• 1.2.1 NCS的结构
• 1.2.2 NCS中存在的问题
• 1.2.3 网络控制系统的研究状况
• 1.2.3.1 具有时变传输周期的NCS
• 1.2.3.2 网络调度
• 1.2.3.3 网络时延
• 1.2.3.4 单包和多包的数据传送和丢包问题
• 1.3 存在的不足和本文的主要研究工作
• 1.3.1 存在的不足
• 1.3.2 本文的研究工作
• 第二章 背景知识
• 2.1 计算机网络概述
• 2.1.1 计算机网络的定义
• 2.1.2 计算机的形成与发展
• 2.1.3 计算机网络的分类
• 2.2 计算机网络体系结构
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 开放系统互连参考模型
• 2.2.3 TCP/IP协议
• 2.2.4 IEEE 802 LAN标准
• 2.3 控制网络技术
• 2.3.1 以太网技术
• 2.3.1.1 以太网技术简介
• 2.3.1.2 以太控制网络的应用
• 2.3.2 令牌传递网络技术
• 2.3.2.1 令牌环型拓扑结构
• 2.3.2.2 令牌总线拓扑结构
• 2.3.3 控制器局域网技术
• 2.3.4 ATM交换网络
• 2.3.5 无线局域网技术
• 2.4 广义系统
• 2.4.1 广义系统模型
• 2.4.2 系统正则性
• 2.4.3 广义系统的等价形式
• 2.5 节点的驱动方式
• 2.6 网络诱导时延
• 第三章 模型的建立
• 3.1 长时延NCS的建模
• 3.2 控制器和执行器为事件驱动时滞NCS模型
• 第四章 分散固定模
• 4.1 预备知识
• 4.1.1 分散固定模的定义
• 4.1.2 分散固定模的算法
• 4.1.3 固定模的代数特征
• 4.2 NCS模型的分散固定模
• 4.3 算例
• 第五章 分散能控（观）性
• 5.1 R-分散能控（观）性
• 5.2 模型的分散能控（观）性
• 5.3 算例
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要成果
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢