论文摘要
网络控制系统简称为NCS(Networked Control System),是一种通过实时网络而构成闭环的分布式反馈控制系统。其中控制器、传感器、执行器各节点通过一条共享的网络来交换信息。网络控制系统集成了计算机技术、通信技术和控制理论,是一门新兴的技术并且正成为现代工业生产的主要发展方向。它具有信息资源能够共享、降低系统成本、使用灵活、易于维护等优点,但同时网络传输也会产生时间延迟、数据包丢失等问题。这不仅给NCS的分析带来了困难,而且使得许多传统的控制理论不能直接应用到NCS的设计当中。本文主要针对网络时延进行了以下几方面的研究工作:介绍了网络控制系统的产生背景、概念,主要问题及其近年来的研究进展。研究了网络控制系统中时延的计算与预测,给出了短时延和长时延情况下NCS的数学模型。考虑时延对系统性能的影响提出了时延补偿策略。对于线性定常系统设计了可以对随机时延进行补偿的状态观测器。短时延情况下对传统观测器改进,根据时延值和系统在采样时刻的状态值来估算系统的当前状态,使得能用系统最新的状态来计算控制信号。长时延情况下,提出的状态观测器根据控制器接收数据包的情况在开环预测和闭环预测两种模式之间切换,以补偿时延的影响。控制器的输入采用观测器的预测状态,从而将系统建模为一类具有多个子系统的离散切换系统。在此基础上给出了状态观测器与控制器协同设计的方法。当网络控制系统的精确模型难以建立或系统具有非线性特性时,利用模糊控制对模型参数变化不敏感及易于实现等优点,设计了动态调整模糊控制器,并使用标准遗传算法来进行参数寻优,寻求不同网络时延下的最佳参数组合。在网络时延发生变化时利用最佳参数库动态调整模糊控制器的量化因子,使系统稳定并达到一定的性能指标要求。
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标签：网络控制系统论文; 时延论文; 状态观测器论文; 动态调整模糊控制器论文; 遗传算法论文;