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《北京理工大学》 2006年
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闭环网络伺服控制技术研究

王帅宇  
【摘要】: 网络控制系统(NCS)是传统控制技术与信息技术结合的产物,它在各控制领域中已经得到广泛的应用。在NCS中,数据通过网络来传输,这样势必会产生网络时延。如果控制器设计对于网络时延处理不当,不仅系统性能会下降,还可能造成系统不稳定,因此,目前NCS研究工作主要是围绕网络时延问题展开的。针对NCS的特殊性,结合网络延时的实际特点,发展与NCS相适应的分析和设计理论具有积极和重要的意义。 本文基于线性时不变的被控对象,以延时的补偿和处理为核心,以控制技术和实验技术相融合为基本出发点,以发展和完善NCS控制器的设计方法和相应理论为主线,以改善和提高系统性能为目标,从实验方法到控制策略对NCS进行了全面、系统的研究。 首先,为了更加深入地分析和理解网络延时为控制系统带来的影响,研究了NCS中网络时延的基本组成和特性,并明确了由时延引发的时变传输周期、数据包丢失和不同节点驱动方式等一系列特殊问题。 其次,设计并实现了NCS数字仿真实验系统。实际的网络环境中延时情况实时变化,无法保证实验条件的一致性,建立数字NCS仿真实验系统有效地解决了该问题,并且可以实现人为设置数据包丢失率和时序错乱等特殊功能,因此有助于NCS的分析和研究。 再次,从确定性控制和随机控制两方面分别提出了控制器设计方法和相应的解决方案。针对确定性控制方法中延时固定带来的时延最大化问题,改进了NCS节点的工作方式,通过令控制器节点倍频采样的方法配合状态预测形成了新型LQ控制。该方法使得智能节点能够及时地对新息作出响应,系统中的滞后被有效地减小。另外,针对随机最优状态反馈控制律算法复杂、计算量大,不能满足系统实时性要求的缺陷,证明了在开环系统均方可镇定的条件下NCS随机最优控制律中随机Riccati方程存在稳态解,并在此基础上提出了均方可镇定系统的随机状态反馈控制策略。该方法在保证系统控制性能接近最优的情况下,极大地减小了算法运行时间,使得系统实时性要求得以满足,在实际工程中具有较大的应用价值。 最后,将CAN总线引入到伺服控制系统中,设计并实现了基于CAN总线的闭环网络伺服控制系统。该系统的构建有助于更深入地了解网络控制系统中存在的实际问题并完成理论结果的实验验证,是进行NCS分析和研究必不可少的重要环节。
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP273

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王磊;造波机网络运动控制系统建模及控制技术研究[D];大连理工大学;2012年
2 江兵;线性和非线性网络控制系统及其电气工程应用研究[D];合肥工业大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任长清,吴平东,王晓峰,马树元,陈之龙;基于互联网的液压远程控制系统延时预测算法研究[J];北京理工大学学报;2002年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 张捷;网络控制系统的故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2010年
7 陈爱武;小型车载稳定平台控制方法研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
8 李大社;海上激光大气通信中传输关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
9 邱丽;基于Markov跳变理论的网络控制系统研究[D];华南理工大学;2011年
10 高守婉;具有随机时滞与丢包的网络控制系统分析与设计研究[D];中国海洋大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邵永刚;基于主动队列管理的网络拥塞控制算法研究[D];郑州大学;2010年
2 赵俊波;取料系统起动特性及速度稳定性的理论分析和试验研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘磊明;童朝南;;网络控制系统的一种统一的Markov跳变模型[J];北京科技大学学报;2007年11期
2 邱占芝;张庆灵;;一类不确定时延状态反馈网络化系统鲁棒稳定性[J];东北大学学报;2006年02期
3 李金娜;张庆灵;韩世迁;;具有饱和非线性约束的网络控制系统鲁棒H_∞优化控制[J];东北大学学报(自然科学版);2008年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 樊卫华;网络控制系统的建模与控制[D];南京理工大学;2004年
2 索格罗;网络传输对控制系统性能的影响分析与控制策略研究[D];清华大学;2005年
3 马新军;不确定时滞系统鲁棒稳定性及鲁棒控制研究[D];华南理工大学;2005年
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5 何飞跃;网络化控制系统在电力系统中的应用研究[D];华中科技大学;2006年
6 胡晓娅;基于交换式以太网的网络控制系统研究[D];华中科技大学;2006年
7 严怀成;网络控制系统的分析与综合[D];华中科技大学;2007年
8 张超;高阶神经网络的梯度训练算法收敛性分析[D];大连理工大学;2008年
9 吴桂坤;延迟反馈神经网络和两层反馈神经网络的研究[D];厦门大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张杰;永磁同步电机伺服系统矢量控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王飞,杨湘龙,冯允成;虚拟现实仿真技术及在飞机装配中的应用[J];北京航空航天大学学报;2001年02期
2 任长清,吴平东,王晓峰,马树元,陈之龙;基于互联网的液压远程控制系统延时预测算法研究[J];北京理工大学学报;2002年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 樊卫华,蔡骅,陈庆伟,胡维礼;基于异步动态系统的网络控制系统建模[J];东南大学学报(自然科学版);2003年02期
8 王志萍,张东来;CAN通信中位定时的容差分析研究[J];测控技术;2005年08期
9 吕应明;袁海文;邢军伟;;基于CAN总线的分布式位置伺服系统设计[J];电子技术应用;2010年03期
10 姚晓峰;袁爱进;;基于CAN总线的WDM装置智能网络控制系统[J];石油化工高等学校学报;2007年03期
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3 蒋红霞;徐凤霞;陆仲达;张金龙;;一种基于优先级表的网络控制系统混合调度算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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5 梁涛;刘国利;孙鹤旭;雷兆明;;离散条件下网络控制系统中状态预估控制器的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 刘艺;孙鹤旭;雷兆明;张健;;具有时延和丢包的无线网络控制系统的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 王天堃;徐大平;韩璞;周黎辉;;预测函数控制在长时间迟延网络控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 华长春;楚艳钢;关新平;;基于主动丢包的无线网络控制系统反馈控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张晔;我国研制出新一代“追日”光伏伺服系统[N];科技日报;2008年
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4 胡怡琳;埃斯顿转型 吴波欲打造数控领域微软[N];经理日报;2008年
5 上海汽车电子工程中心主任 夏冠群;基于CAN总线的汽车网络应用系统的研究[N];中国电子报;2003年
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7 欧阳洁;南车时代电气 助城轨快车“中国造”[N];人民日报;2007年
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9 本报记者 付丽娟;期待,中国伺服系统企业之“蝶变”[N];机电商报;2006年
10 中缝;如何调试和检测伺服系统[N];中国服饰报;2008年
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1 王帅宇;闭环网络伺服控制技术研究[D];北京理工大学;2006年
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3 潘卫华;网络控制系统调度与控制协同设计的研究[D];华北电力大学(河北);2010年
4 鄂大志;网络控制系统的时延分析、建模与控制[D];东北大学;2009年
5 李超;网络控制系统研究与设计[D];华北电力大学;2012年
6 杨丽;几类网络控制系统的建模与控制分析[D];燕山大学;2010年
7 刘艺;网络控制系统的脉冲建模与预测控制[D];河北工业大学;2011年
8 张捷;网络控制系统的故障检测与诊断技术[D];南京理工大学;2010年
9 李金娜;网络控制系统的建模、控制与优化[D];东北大学;2009年
10 张峰;正倒向系统相关的偏微分方程与随机最优控制问题[D];山东大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李斌;基于CAN总线网络控制系统调度算法的分析与研究[D];天津大学;2004年
2 王松涛;智能家居网络控制系统[D];山东大学;2005年
3 胡苗;基于dsPIC的无功补偿网络控制系统的设计与开发[D];湖南大学;2007年
4 黎一兵;基于CAN总线的车载分布式网络控制系统的研究及实现[D];沈阳工业大学;2006年
5 任旭东;网络控制系统可并行化方法及其调度管理[D];浙江大学;2004年
6 张贻锋;铝电解生产过程网络控制系统的开发与研究[D];中南大学;2004年
7 周小波;基于神经网络的网络控制系统主动容错控制技术研究[D];南京理工大学;2010年
8 王庆领;输入饱和受限的网络控制系统分析与设计[D];中南大学;2010年
9 温娉;网络控制系统的自适应控制研究[D];江苏科技大学;2010年
10 张丽君;基于混杂建模和预测的网络环境下控制和调度的联合设计[D];北京交通大学;2011年
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