具有长时延的网络控制系统的分析研究

论文摘要

随着社会的快速进步,科学技术取得了空前的发展和巨大的成果,特别是在计算机和控制领域的飞速发展,从而促使了网络控制系统的产生和发展应用。网络控制系统是通过实时的网络构成闭环的反馈控制系统。现以成为国内外学术界一个新的研究方向,同时它是属于控制领域与通信领域的交叉学科,近几年取得了很大的进展。虽然网络控制系统具有很多好的优点,如信息资源能够共享、连线少、系统易于扩展和维护、可靠性和灵活性高等,但是由于网络的引入使得数据通过网络传输时存在延迟、丢包和乱序等许多问题。本文就基于网络延迟及丢包现象的存在,研究了一类长时延和丢包的网络控制系统的稳定性问题。本文首先介绍了计算机技术、控制系统发展以及网络化控制系统的定义、发展和典型结构；分析了网络控制系统的优点和存在的问题、国内外研究的现状,这对于接下来网络控制系统的研究有着重要的意义。其次针对控制器采用事件和时钟不同的驱动方式,网络延迟为短时延、长时延情况下的丢包与不丢包现象进行了分析和模型的建立。再次分析研究了一类长时延和短时延混合存在且有数据包丢失的网络控制系统,建模为由结构事件率约束的异步动态系统,给出了系统指数稳定的充分性条件。对于长时延的网络控制系统的保性能问题,用两种方法给出了在一定的允许延迟内网络控制系统保性能的充分条件,并用系统仿真的形式分别验证其结论的正确性,得出了系统的保性能反馈控制律,以及性能指标的上界。最后对本文的工作进行了总结,并对下一步的研究工作进行了分析和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 概况
• 1.1.2 计算机控制系统的发展概况
• 1.1.3 网络控制系统
• 1.2 网络控制系统的特点
• 1.2.1 网络控制系统的优点
• 1.2.2 网络控制系统的缺点
• 1.3 网络控制研究现状及发展
• 1.3.1 国外的研究发展状况
• 1.3.2 国内的研究发展状况
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 网络控制系统的分析与建模
• 2.1 NCS的一般结构
• 2.2 控制器事件驱动
• 2.2.1 短时延不丢包
• 2.2.2 短时延丢包
• 2.2.3 长时延不丢包
• 2.2.4 长时延丢包
• 2.3 控制器时钟驱动
• 2.3.1 短时延不丢包
• 2.3.2 短时延丢包
• 2.3.3 长时延不丢包
• 2.3.4 长时延丢包
• 2.4 小结
• 第三章 长时延丢包的NCS稳定性分析
• 3.1 引言
• 3.2 问题分析
• 3.3 控制器设计
• 3.4 模型的建立
• 3.5 主要定义和引理
• 3.6 主要结论
• 3.7 系统仿真
• 3.8 小结
• 第四章 长时延网络控制系统的保性能控制
• 4.1 系统的离散模型
• 4.2 主要引理
• 4.3 保性能控制主要结果
• 4.3.1 一般方法的结果
• 4.3.2 增广向量方法的结果
• 4.4 系统仿真
• 4.4.1 第一种方法仿真
• 4.4.2 第二种方法仿真
• 4.5 小结
• 第五章 结论及展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 网络控制系统的展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间所做的论文