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网络控制系统的时延补偿算法研究

作者：杨金波 Publish: 2007-3-13 Hits:-

【中文题名】

网络控制系统的时延补偿算法研究

【英文题名】

Research on Compensation Algorithm for Time Delays in Networked Control System

【学科专业】

电力电子与电力传动

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-3-13

【中关键词】

网络控制系统,时延,时戳,随机最优控制,,

【英关键词】

networked control system,time delay,time stamp,stochastic optimal control,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统

【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特殊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。本文首先研究了网络控制系统的建模问题,给出了各种条件下NCS的数学模型。然后选取时延小于一个采样周期、单包传输无数据包丢失情况下的数学模型作为主要的研究对象。在已知系统模型的基础上,讨论了时间延迟对NCS控制性能的影响。随着时延的增加,系统的控制性能逐渐恶化,当时延增加到一定值时,系统就会变得不稳定。为了改善NCS的控制性能,本文讨论了一种基于时戳的时延补偿算法。该算法只能对传感器到控制器之间的时延进行补偿,但是由于在计算控制信号时控制器并不能精确地知道控制信号从控制器传输到执行器...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-10
第1章绪论	10-21
1.1 课题背景	10-14
1.1.1 计算机控制系统的发展	11-12
1.1.2 常用通讯网络介绍	12-14
1.2 问题描述	14-16
1.2.1 网络信息传输造成的时延	14-15
1.2.2 网络优化时间调度	15-16
1.2.3 单包传输和多包传输	16
1.2.4 信息传输中的数据包丢失问题	16
1.3 国内外研究现状	16-19
1.4 本文的主要工作	19-21
第2章网络控制系统的建模	21-30
2.1 基本假设	21-22
2.2 短时延NCS 数学模型	22-27
2.2.1 单包传输无数据包丢失	22-24
2.2.2 多包传输无数据包丢失	24-26
2.2.3 单包传输有数据包丢失	26-27
2.2.4 多包传输有数据包丢失	27
2.3 长时延NCS 数学模型	27-29
2.4 本章小结	29-30
第3章基于时戳的时延补偿算法	30-43
3.1 网络时延的模型	30-32
3.1.1 固定时延	30
3.1.2 相互独立的随机时延	30-31
3.1.3 马尔科夫随机时延	31-32
3.2 时延对NCS 性能的影响	32-35
3.3 基于时戳的时延补偿算法	35-42
3.3.1 时戳	35-36
3.3.2 时钟同步	36-37
3.3.3 状态反馈	37-38
3.3.4 输出反馈	38-39
3.3.5 仿真实验	39-42
3.4 本章小结	42-43
第4章网络控制系统的随机最优控制	43-54
4.1 离散时间随机最优控制理论	43-46
4.1.1 问题描述	43-44
4.1.2 容许控制	44
4.1.3 高斯向量二次型均值	44-45
4.1.4 最优控制策略	45-46
4.2 NCS 的随机最优控制	46-49
4.2.1 系统的增广模型	46
4.2.2 最优状态反馈	46-49
4.3 仿真实验	49-53
4.3.1 确定性情况	50-51
4.3.2 随机情况	51-53
4.4 本章小结	53-54
第5章实时仿真实验	54-68
5.1 TCP/IP 简介	54-55
5.1.1 TCP/IP 中不同的协议层次	54-55
5.1.2 TCP 与UDP	55
5.2 NCS 实时仿真平台	55-61
5.2.1 Windows 嵌套字	57-59
5.2.2 高精度计数器	59-60
5.2.3 Matlab 与VB 混合编程	60-61
5.3 时延测量实验	61-64
5.4 控制系统实时仿真实验	64-67
5.5 本章小结	67-68
结论	68-69
参考文献	69-72
附录	72-76
攻读学位期间发表的学术论文	76-78
致谢	78

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.382156



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