信道受限的网络化控制系统延时问题研究

论文摘要

网络化控制系统综合了计算机、计算机通信和自动控制等多方面的技术,具有很多优点,近年来得到广泛的研究。网络化控制系统将通信网络引入到闭环控制系统中,带来了延时、介质访问受限等一系列新问题。随着对于控制系统的要求越来越高,将这些约束考虑到控制系统的分析和设计中也变得越来越重要。本文基于一个离散线性时不变系统,分别在介质访问受限和时变延时共存,介质访问受限和马尔可夫延时共存的条件下,研究了网络化控制系统的稳定性问题,同时还考虑了系统不确定性存在的情况。具体研究工作分为以下几个方面:1.介绍了网络化控制系统产生的背景、概念等基本问题,并着重介绍了网络化控制系统中延时问题的研究现状。概括介绍了本文的研究工作。2.针对介质访问受限和时变延时同时存在的网络化控制系统,给出了保证系统稳定的定理,进而得出存在系统不确定性条件下和常数延时情况下系统稳定的推论,并得到了计算系统稳定所允许的延时最大值的算法。最后针对常数延时的情况进行了仿真,验证了系统稳定条件的正确性。3.运用状态扩展方法,将介质访问受限和马尔可夫延时同时存在的网络化闭环系统建模为跳跃系统的形式,介绍了跳跃系统的相关理论,得到使得本文跳跃系统指数均方稳定的定理,再运用V-K迭代算法求取反馈控制器的控制器增益。同时考虑了系统不确定性的影响。并以任意的一个二维离散线性时不变系统为例,对其进行仿真,仿真结果表明该控制策略能保证网络化控制系统的指数均方稳定性。4.将第三章的控制方法运用到车辆轨迹横向控制的模型仿真中,对其状态进行仿真,进一步证明该策略可应用到实际系统中,并可取得良好效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 控制角度的研究现状
• 1.1.1 常数延时
• 1.1.2 独立随机延时
• 1.1.3 Markov随机延时
• 1.2 通信角度的研究现状
• 1.2.1 拓扑结构和介质访问控制层协议
• 1.2.2 任务调度算法
• 1.3 控制与通信协同设计
• 1.4 NCS中有待解决的问题
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 信道受限下带有时变延时的NCS研究
• 2.1 系统建模
• 2.1.1 NCS中延时组成
• 2.1.2 介质访问受限建模
• 2.1.3 系统建模
• 2.2 镇定化分析
• 2.3 实例仿真
• 2.4 本章小结
• 第3章 信道受限下带有Markov延时的NCS研究
• 3.1 系统建模及控制器的设计
• 3.1.1 NCS中Markov延时模型
• 3.1.2 控制器设计
• 3.1.3 预备知识
• 3.1.4 指数均方稳定控制器的存在条件
• 3.1.5 指数均方稳定控制器的设计算法
• 3.2 实例仿真
• 3.3 本章小结
• 第4章 车辆控制应用实例
• 4.1 车辆模型
• 4.2 仿真结果
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历