收藏本站
《燕山大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

几类网络控制系统的建模与控制分析

杨丽  
【摘要】: 网络控制系统是一种全分布、网络化实时反馈控制系统,它是计算机技术、通信技术与控制技术发展与融合的产物,具有信息资源能够共享、系统成本低、使用灵活、易于维护等优点,在工业自动化等方面已产生了深远影响。然而,控制系统引入网络后,由于带宽有限、分时复用、数据传输路径不确定等的影响,导致信息在网络传输中出现等待、乱序及丢包等现象。这些都会不同程度的影响控制系统性能,甚至导致系统失稳,给网络控制系统的分析、设计与控制带来很大困难。因此,如何解决上述问题,成为当今学术界最具挑战的课题之一。本文针对网络控制系统中存在的时延、丢包、乱序等问题,研究单包,多包传输,有线及无线网络控制系统的建模,包丢失检测和控制器设计算法。 首先,针对同时具有时变时延和包丢失的单包传输网络控制系统,假设在一个采样周期末,若传感器数据未能成功被执行器接收,则丢弃该数据,将时变的网络条件看成是Markov状态的跳变,体现包丢失和网络诱导时延(为采样周期的任意倍)随机特征的等价时延由潜在的Markov状态来控制,应用迭代方法,将网络控制系统建模为离散时间Markov跳变系统,从而满足网络的时变特性。然后,利用随机稳定分析方法,通过线性矩阵不等式给出了系统稳定的充分条件和相应的控制器。数值算例验证了结果的有效性和优越性。 其次,针对单包传输网络中存在的长时延、丢包及乱序问题,利用增广矩阵方法,考虑了网络控制系统的联合建模,将该网络控制系统建模为一个简单的离散时间切换系统,该模型更符合网络的时变特性。基于建立的模型,利用系统定性分析方法,给出了最大包丢失数目的计算公式和更具一般性的系统稳定结果,同时设计了相应的控制器。数值算例验证了结果的有效性。 再次,针对多包传输网络控制系统,根据包丢失和量化的特性,将未知和随机的包丢失考虑为一种故障,而将量化误差建模为一种扰动。多包传输网络控制系统被建模为具有扰动和故障的增广离散时间线性切换系统。然后,通过鲁棒故障检测方法设计了最优滤波器,成功的检测到包丢失的发生。进一步,使用网络内模控制算法,设计了多包传输网络控制系统的高性能控制器,从而解决了系统性能和网络特性之间的冲突。仿真算例说明了方法的有效性。 最后,本文给出了应用自适应编码调制的无线网络控制系统的建模及控制器设计方法,该方法可以提高能量效率,增加衰减信道传输的数据率。通过引入系统时延的概念,将无线传输通道的时变速率,干扰和路由特性包含到整个系统中。基于时变的网络条件,给出了系统时延的上下界。执行器为事件驱动时,将该系统建模为多控制器切换系统,用LMI的方法获得了闭环系统稳定的充分条件和状态反馈控制器;执行器为时间驱动时,将无线网络控制系统建模为具有时变输入延迟和结构不确定性的离散时间线性系统,利用新的时滞系统技术给出了系统保成本控制器设计方法。数值算例表明了本章方法的有效性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何召华;分数延时的网络控制系统的研究和设计[D];武汉科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龙承念,代双凤,关新平;网络控制系统的补偿策略[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
2 商丽娜;张荣标;;时延网络控制系统的研究综述[J];工业控制计算机;2007年05期
3 傅磊;戴冠中;;一类具有随机时延的网络化控制系统的广义预测控制[J];测控技术;2007年09期
4 郭小华;;无线网络控制系统的输出反馈控制器设计[J];机电工程;2008年09期
5 刘振安;葛愿;;基于多包传输的网络控制系统的稳定性分析[J];计算机仿真;2006年03期
6 郭彩霞;向峥嵘;;MIMO网络控制系统的控制器设计[J];控制工程;2007年03期
7 ;A switched system approach to stabilization of networked control systems[J];Journal of Control Theory and Applications;2006年01期
8 ;Exponential stabilization of networked control systems and design of switching controller[J];Journal of Control Theory and Applications;2006年01期
9 于之训,陈辉堂,王月娟;基于Markov延迟特性的闭环网络控制系统研究[J];控制理论与应用;2002年02期
10 朱其新,胡寿松,刘亚;无限时间长时延网络控制系统的随机最优控制[J];控制理论与应用;2004年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛愿;田丽;李泽应;王军;;网络控制系统仿真平台的设计与实现[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2007年01期
2 杜保建;两指标宽过去马氏性的等价形式[J];安阳师范学院学报;2003年05期
3 李武装;Brown运动的强马氏性及应用[J];安阳师范学院学报;2005年05期
4 谢成祥;胡维礼;;多包传输网络控制系统的保性能控制[J];兵工学报;2009年11期
5 李炜;王艳飞;;少保守性网络化控制系统鲁棒保性能容错控制[J];兵工学报;2012年02期
6 崔桂梅;穆志纯;李晓理;郝智红;;网络控制系统保性能控制[J];北京科技大学学报;2006年06期
7 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
8 陈冬,来向荣,程维虎;离散参数复值鞅的性质[J];北京联合大学学报;2001年02期
9 来向荣,程维虎,陈冬;连续参数复值鞅的性质[J];北京联合大学学报;2001年03期
10 陶辉;吴怀宇;程磊;杨升;;基于特征地图的移动机器人EKF-SLAM和FastSLAM算法自主导航研究[J];北京联合大学学报(自然科学版);2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马长林;姜红;;网络化控制系统的转换控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 党向东;张庆灵;;时变时延状态反馈网络控制系统的指数稳定性[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;The High Performance Controller Design for Networked Control Systems with Multi-packet Transmission[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘文斌;赖旭芝;吴敏;;基于时延在线检测的工业无线网络控制系统状态模糊估计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 李炜;李亚洁;;基于LMI方法的网络化控制系统容错保性能控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 ;H_∞ Stabilization Criterion Based on Free-weighting Matrices for MIMO Networked Control Systems[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 张益军;;网络化神经网络系统的同步控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 陆会明;李硕;;电站网络化汽温过程模糊PID控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;Research Progress on Control Theory Application to Supply Chain Management[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
10 ;On Networked Control Systems Based on Smith Compensator[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐文君;面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
2 卜旭辉;数据驱动无模型自适应控制与学习控制的鲁棒性问题研究[D];北京交通大学;2011年
3 万雄波;不完整量测下网络化系统故障检测与控制[D];华中科技大学;2011年
4 葛愿;基于隐马尔可夫模型的网络化控制系统建模与控制[D];中国科学技术大学;2011年
5 赵虹;基于自由权矩阵的网络控制系统分析与设计[D];中南大学;2011年
6 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
7 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
8 张文安;网络化控制系统的时延与丢包问题研究[D];浙江工业大学;2010年
9 吉顺平;网络控制系统的控制器与通信协议的研究与设计[D];南京航空航天大学;2009年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金鑫;具有数据包丢失的网络控制系统的最优控制[D];中国海洋大学;2010年
2 吴凡;基于预测控制的网络控制系统研究[D];天津理工大学;2010年
3 杜宝祯;嵌入式无线网络化测控系统的设计与实现[D];江西理工大学;2010年
4 陈旭;无线网络环境下的机器人动态跟踪随机LQG算法[D];北京交通大学;2011年
5 刘守盎;基于NS2的网络控制系统研究[D];昆明理工大学;2010年
6 王丽娟;通信访问约束随机系统的可估计性和可辨识性研究[D];浙江大学;2011年
7 汤桥;网络控制系统控制策略的研究[D];大连交通大学;2010年
8 黄昉;量化反馈控制系统的稳定性研究[D];江南大学;2011年
9 邹慧鹏;有限区间上的齐次与非齐次泊松过程研究[D];重庆师范大学;2011年
10 解建萍;基于广义预测控制算法的网络控制系统研究[D];华北电力大学(北京);2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙德辉;郝冬冬;李志军;;考虑网络丢包的网络化控制系统的广义预测控制[J];北方工业大学学报;2009年01期
2 何坚强,张焕春,经亚枝;基于Matlab环境的网络控制系统仿真平台[J];计算机工程与应用;2005年02期
3 蒋莲莲;杨光红;但雨芳;王海浪;;具有长时延和丢包的网络控制系统稳定性分析[J];计算机应用研究;2010年06期
4 方华京,章红,郑英,谢林柏,杨方;网络化控制系统的故障诊断与容错控制[J];控制工程;2005年S2期
5 席裕庚,许晓呜,张钟俊;预测控制的研究现状和多层智能预测控制[J];控制理论与应用;1989年02期
6 于之训,陈辉堂,王月娟;基于Markov延迟特性的闭环网络控制系统研究[J];控制理论与应用;2002年02期
7 张学工;关于统计学习理论与支持向量机[J];自动化学报;2000年01期
8 李祖欣;王万良;雷必成;陈惠英;;网络控制系统中基于模糊反馈的消息调度[J];自动化学报;2007年11期
9 邱占芝,王庆利;网络控制系统的时延特性分析[J];沈阳工业大学学报;2005年01期
10 雷必成;王万良;李祖欣;;基于在线LS-SVM的网络预测控制系统[J];信息与控制;2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 唐斌;网络化控制系统的若干控制问题研究[D];中南大学;2008年
2 魏利胜;多变量网络控制系统建模、控制与调度初探[D];上海大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 程萍;基于最小二乘支持向量机的非线性广义预测控制[D];太原理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱其新,胡寿松,侯霞;长时滞网络控制系统的随机稳定性研究[J];东南大学学报(自然科学版);2003年03期
2 刘振安;葛愿;;基于多包传输的网络控制系统的稳定性分析[J];计算机仿真;2006年03期
3 刘丽丽;张庆灵;刘国义;;网络控制系统的概述及其研究策略[J];控制工程;2006年01期
4 于之训,陈辉堂,王月娟;基于Markov延迟特性的闭环网络控制系统研究[J];控制理论与应用;2002年02期
5 樊卫华,蔡骅,陈庆伟,胡维礼;时延网络控制系统的稳定性[J];控制理论与应用;2004年06期
6 于之训,陈辉堂,王月娟;时延网络控制系统均方指数稳定的研究[J];控制与决策;2000年03期
7 于之训,陈辉堂,王月娟;具有随机通讯延迟和噪声干扰的网络系统控制[J];控制与决策;2000年05期
8 姜培刚,姜偕富,李春文,徐文立;基于LMI方法的网络化控制系统的H_∞鲁棒控制[J];控制与决策;2004年01期
9 杨丽曼,李运华,袁海斌;网络控制系统的时延分析及数据传输技术研究[J];控制与决策;2004年04期
10 刘玉忠,于海斌;具有大时延的网络控制系统的稳定性分析[J];控制与决策;2004年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 朱其新;网络控制系统的建模、分析与控制[D];南京航空航天大学;2003年
2 樊卫华;网络控制系统的建模与控制[D];南京理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 郭小华;基于无线传感器网络的无线网络控制系统研究[D];浙江大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴晨;许哲;何婧;许化龙;;网络控制系统建模与控制[J];电光与控制;2009年09期
2 王璐;王健;;一类短延时网络控制系统的建模与稳定性分析[J];沈阳航空工业学院学报;2010年03期
3 邱占芝,张庆灵,杨春雨;基于广义系统的网络控制系统的分析与建模[J];东北大学学报(自然科学版);2005年05期
4 康冰;赵宏伟;任丽莉;闫冬梅;;网络控制系统的建模方法综述[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年01期
5 刘鲁源;吕伟杰;陈玉柱;;MIMO网络控制系统的稳定性分析[J];信息与控制;2006年03期
6 王肖锋;曹作良;赵全保;;移动机器人递阶网络控制系统[J];天津理工大学学报;2006年04期
7 罗力恒;;基于自抗扰控制器的网络控制系统设计[J];苏州大学学报(工科版);2007年01期
8 张小美;张晓丽;高岩波;;具有数据丢失的网络控制系统的建模与控制[J];南通大学学报(自然科学版);2007年02期
9 夏需强;于佐军;;网络控制系统跟踪问题的研究[J];控制工程;2007年06期
10 巩军民;张建;刘超刚;;网络控制系统时延问题研究现状[J];计算机与信息技术;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 刘怀;黄建新;曹弋;;基于令牌总线的网络控制系统中信息的优化调度[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 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
4 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
5 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
6 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
7 刘文斌;赖旭芝;吴敏;;基于时延在线检测的工业无线网络控制系统状态模糊估计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 周映江;孙长银;;多包传输网络控制系统的状态反馈控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 梁涛;聂娜娜;孙鹤旭;雷兆明;;反馈与前向通道存在网络链接的控制系统稳定性研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 郝晓弘;吴丽珍;;基于Ethernet的网络控制系统LQG最优控制器的设计[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 欧阳洁;南车时代电气 助城轨快车“中国造”[N];人民日报;2007年
2 矫阳;创新,开辟发展新天地[N];科技日报;2007年
3 刘麟;株洲南车时代电气:自主创新开辟发展新天地[N];经济日报;2007年
4 陈其珏;南车时代电气:为城轨烙上“中国印”[N];上海证券报;2007年
5 姚丹 记者 孙寰宇;“中国脑”打破国外垄断[N];吉林日报;2011年
6 赵金云姜敏;丹阳城区灯光实现远程控制[N];中国电力报;2007年
7 记者 徐皓;深圳灵蝶信息公司启动赴美上市计划[N];深圳特区报;2006年
8 卢其福;技术领跑辉映产业先锋[N];科技日报;2009年
9 证券时报记者 刘征;中国南车中标上海城轨2号线项目[N];证券时报;2008年
10 高建锋;国内地铁首次采用国产制动系统[N];中国证券报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
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 陈文颖;网络控制系统的稳定性研究及调度策略[D];华北电力大学(北京);2010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 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
7 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
8 李金娜;网络控制系统的建模、控制与优化[D];东北大学;2009年
9 黎煊;网络控制系统的故障检测与容错控制[D];南京理工大学;2009年
10 梅樱;城轨车辆新型网络控制系统的调度、建模及优化[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 谈孟亭;具有丢包和时延的网络控制系统的分析与控制[D];南京大学;2011年
6 潘琰;网络控制系统的研究及应用[D];浙江大学;2003年
7 贺琳曼;基于FHM的一类非线性网络控制系统的控制研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 司美玲;网络控制系统性能的仿真分析及采样周期的优化[D];兰州大学;2011年
9 马标;网络控制系统的鲁棒稳定性研究[D];曲阜师范大学;2010年
10 尚美杰;网络控制系统执行器故障容错控制研究[D];燕山大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026