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网络控制系统的控制方法研究

作者：罗甡 Publish: 2007-7-13 Hits:-

【中文题名】

网络控制系统的控制方法研究

【英文题名】

Research on the Controlling of Networked Control System

【学科专业】

系统工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-7-13

【中关键词】

网络控制系统,通讯访问限制,数据包丢失,稳定性,控制方法,通信策略

【英关键词】

networked control systems,medium access constraints,data packet dropout,stabilization,controlling method,communication strategy,switched system,

【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】

通过共享通讯网络形成闭环反馈回路的控制系统称为网络控制系统NCS。它是网络技术、计算机技术、通信技术和控制技术融合发展所形成的一种新的控制系统。在网络控制系统中，网络有限的资源被多个执行器、传感器和控制器所分配占用。本文主要基于通信访问限制和数据包丢失的两类问题，分别提出了网络控制系统的模型与控制方法，保证系统稳定并且性能优化。首先，简要介绍了网络控制系统的概念、特点及其国内外研究现状，分析了本文所关注的网络控制系统中的基本问题。主要对各种控制方法、数据包丢失系统模型、MAC介质存取控制协议下的数据传输技术、切换技术都做了一定的讨论和分析。其次，研究了通信访问限制下的网络控制系统的控制方法。首先根据网络通信访问受限的情况提出一种新的控制方法，即利用一对通信序列来描述系统中若干传感器和执行器访问网络状态，将访问受限的线性时不变被控对象通过通信序列扩展变为同维的线性时变系统。这样就将网络通信限制的影响通过被控对象与通信序列的结合而建成模型。接下来分析了保证连续时间系统能控性与能观性通信序列的选择方法，并设计了使系统稳定的输出反馈控制器。采用这种方法降低了网络控制系统中多传感器多执行器...

【论文题纲】

摘要	7-8
ABSTRACT	8-10
插图索引	10-11
第一章绪论	11-22
1.1 研究目的与意义	11-13
1.1.1 网络控制系统的发展	11-12
1.1.2 本文的研究意义	12-13
1.2 网络控制系统控制方法的研究现状	13-16
1.2.1 系统模型分析方法	13
1.2.2 系统状态估计方法	13-14
1.2.3 网络化控制系统中的信息时延控制方法	14-15
1.2.4 网络调度控制方法	15
1.2.5 通信约束条件下的网络控制系统控制方法	15-16
1.3 网络控制系统控制中的基本问题	16-20
1.3.1 网络带宽限制	16-17
1.3.2 时变传输周期	17
1.3.3 单包传输与多包传输	17
1.3.4 数据包丢失	17
1.3.5 网络调度算法	17-18
1.3.6 节点的驱动方式	18-19
1.3.7 时钟同步	19
1.3.8 评价标准	19-20
1.4 本文的主要工作与内容安排	20-22
第二章网络控制系统相关的基础知识	22-36
2.1 主要 NCS 的控制方法研究	22-29
2.1.1 增广状态确定性离散时间模型方法	22-23
2.1.2 队列方法	23-24
2.1.3 最优随机控制方法	24-25
2.1.4 摄动方法	25-26
2.1.5 采样时间调度方法	26-27
2.1.6 混杂系统方法	27-28
2.1.7 结构方法	28
2.1.8 模糊逻辑调制方法	28-29
2.1.9 其它方法	29
2.2 网络控制系统的基本模型及稳定性分析方法	29-30
2.2.1 数据包丢失系统模型	29-30
2.2.2 系统稳定性分析方法	30
2.3 数据传输技术	30-33
2.3.1 主导技术	30-32
2.3.2 辅助技术	32-33
2.4 切换系统分析基础	33-35
2.4.1 切换系统的特性	33-34
2.4.2 切换系统稳定性分析与设计的基本问题	34-35
2.5 本章小节	35-36
第三章基于通信限制的网络控制系统控制方法的研究	36-51
3.1 通信限制下网络控制系统基本思想	36-37
3.2 通信限制下网络控制系统的建模	37-42
3.2.1 问题描述	37-38
3.2.2 网络通信访问序列	38-39
3.2.3 通信限制对系统的影响	39-40
3.2.4 扩展的被控对象模型	40
3.2.5 对 ZOH 的说明	40-41
3.2.6 系统在离散时间域上的描述	41-42
3.2.7 网络控制系统的被控对象为非线性对象	42
3.3 扩展连续时间系统的性能分析	42-48
3.3.1 问题描述	42-43
3.3.2 系统能控性分析	43-46
3.3.3 系统能观性分析	46-47
3.3.4 实例分析	47-48
3.4 输出反馈控制器设计	48-50
3.4.1 保证系统稳定的输出反馈实现	48-49
3.4.2 实例分析	49-50
3.5 本章小结	50-51
第四章基于数据包丢失的网络控制系统控制方法研究	51-61
4.1 数据包丢失的机理分析	51
4.2 数据包丢失的网络控制系统的建模	51-56
4.2.1 网络控制系统丢包问题的描述与切换模型思想的提出	51-52
4.2.2 数据包丢失的网络控制系统的建模	52-55
4.2.3 等价的切换系统模型	55-56
4.3 等价的网络切换控制系统的稳定性分析与控制器设计	56-57
4.3.1 稳定性分析	56-57
4.3.2 控制器设计	57
4.4 基于 Truetime 仿真平台的仿真算例	57-60
4.4.1 Truetime 仿真平台简介	57-58
4.4.2 仿真算例	58-60
4.5 本章小结	60-61
第五章结论与展望	61-63
5.1 结论	61
5.2 展望	61-63
参考文献	63-67
致谢	67-68
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文	68

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.383671



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