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《浙江大学》 2005年
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基于IP的网络控制系统建模与控制器设计

陈鹏  
【摘要】:网络控制系统(Networked Control Systems, NCS)是将传感器、执行器和控制器使用公共的通信总线连接的分布式控制系统,是网络通信技术与控制技术相结合的产物,由于其成本低廉、易于维护而在近年来得到了广泛关注。然而,从点对点到使用公用的通信总线,这种通信方式的改变在控制系统中引入了不同形式的时延。由于网络时延的存在,使得控制系统的动态性能变差,稳定性降低,给网络控制系统的分析和设计带来了困难。 本文具体包括以下几方面的内容: 1.通过阅读总结大量的中英文文献,对NCS系统中建模方法、稳定性分析以及控制策略设计和应用作了较为系统的阐述。 2.借鉴队列模型,对NCS中的通信环节进行动态建模,针对基于IP网络的NCS系统提出了一个直接描述其它数据流对控制系统性能影响的动态模型。在网络环节动态模型的基础上,通过一个PID控制器的设计,来研究NCS中采样数据滞后和丢失对控制品质的影响。 3.针对基于IP网络的NCS系统中,各节点时钟难以同步,回路中时延远大于采样周期且变化的范围很大的特点,引入网络回程时间对全回路网络控制系统的回路时延进行实时估计,并设计了动态自适应Smith补偿控制器对不定时延和丢包进行补偿,通过仿真验证了使用该方法控制品质和鲁棒性均好于常用的确定性队列缓冲方法和传统PID方法。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP273.5

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