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《华北电力大学(北京)》 2009年
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网络控制系统的研究及其应用

王天堃  
【摘要】: 网络控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)是近十几年随着控制技术、网络技术和计算机应用技术的飞速发展而出现的一种新的控制系统理论,现已成为自动化领域的一个前沿课题。本文在近年国内、外关于网络控制系统理论研究成果的基础上,研究了网络控制系统的控制算法、调度策略、仿真工具与工程应用方面的部分问题,主要工作如下: 1.详细分析了影响网络控制系统建模的主要因素,如网络传输、节点驱动和时钟同步等。根据网络节点的不同驱动组合方式给出了网络控制系统中被控对象的离散模型;提出了一种优化建模方法,考虑了系统输出的变化趋势,提高了模型精度。 2.研究了广义预测控制在网络控制系统中的应用,建立了网络控制系统分布式模型,采用BP神经网络误差预测值补偿控制器预测输出与被控对象实际输出之间的误差,修正了控制器输出的控制增量值,提高了控制精度;利用隐式广义预测控制算法直接辨识最优控制器参数,减少了在线计算工作量,提高了效率。 3.在特定条件下,建立了具有迟延特性的状态空间预测模型,研究了预测函数控制算法在网络控制系统中的应用,算法对克服随机长时间迟延的影响效果更好。将具有不确定性传输迟延和数据丢包的网络控制系统视为灰色系统,采用GM(1,2)灰色预测模型,改进了控制算法,使计算参数减少到两个,简化了计算步骤。 4.设计了一种基于综合调度指标的混合调度方法,给出了基于RM静态调度和MEF-TOD动态调度的混合调度策略,同时发挥了两种调度算法的优越性;设计了一种基于BP神经网络和模糊反馈的两级调度策略,一级调度通过系统的结构设计减小了网络负荷;二级调度设计了模糊反馈信息调度器,根据不同的参数分配各个节点的发送信息优先级。两级调度策略在减小网络流量的基础上优化了信息优先级配置,提高了系统的控制品质。 5.研究了TrueTime工具箱的特性及其使用方法;设计了基于以太网的网络控制系统仿真平台,给出了仿真平台的设计结构、工作原理、程序流程和时钟同步、迟延测试等关键技术的实现方法,对基于以太网的网络控制系统理论研究与分析有一定帮助。 6.介绍了笔者参与研发的一套用于大型火力发电厂生产过程控制的现场总线控制系统的基本功能和整体结构,着重描述系统研发中的两项关键技术。首先介绍了事件-时间驱动方式工程实现的技术细节;然后介绍了采用混合任务集动态调度算法设计的高效率OPC服务器软件。该项技术实现了实时数据的双向交换,使不同网络控制系统之间的连接更加方便快捷,且开放性强,具有广泛的实际工程意义。
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【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1条
1 李超;网络控制系统研究与设计[D];华北电力大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨鹏;基于CAN的油电混合动力电动汽车动力网络控制关键技术研究[D];华南理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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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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3 李刚;王庆林;黄彪;;随机扰动下的动态矩阵控制系统性能监控、调节与诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 王艳;纪志成;谢林柏;胡维礼;;网络控制系统的动态调度与鲁棒控制协同设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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8 莫晓明;;基于多模型综合的DMC控制及其应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 王孝红;解海洋;景绍洪;袁铸钢;;灰色模糊控制器在水泥粉磨系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 赵维佺;李迪;;网络化运动控制系统中调度与控制协同设计的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 栗伟;催化裂化过程建模与应用研究[D];浙江大学;2010年
3 杜静静;基于非线性度量和MLD-MPC的多模型方法研究[D];浙江大学;2010年
4 魏晋宏;预测控制在工业生产过程中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
5 程远雄;永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
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 周国雄;多座不对称焦炉集气管压力智能解耦与优化控制策略及应用研究[D];中南大学;2010年
8 乔玉霜;中原城市群大气颗粒物的理化特征及毒理学研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
9 戴建国;网络化系统的稳定性分析、控制及滤波[D];江南大学;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 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谢笑颖;环境最优船舶区域动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李响;油品调和优化问题的研究[D];大连理工大学;2010年
5 张艳;基于模糊神经网络的集中供热负荷预测[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 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
7 赵亮;基于有限差分的巷道支护方案模糊筛选系统研究[D];河北工程大学;2010年
8 王世明;基于模糊控制与遗传算法的两步法预测控制在三级液位系统中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 李善强;时滞系统的鲁棒模型预测控制[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊卫华;蔡骅;吴晓蓓;胡维礼;;一类时延网络控制系统的H_∞鲁棒控制[J];兵工学报;2006年01期
2 党向东;张庆灵;;时变时延网络控制系统稳定性分析[J];电机与控制学报;2009年04期
3 何坚强;张焕春;经亚枝;;具有数据包丢失的NCS反馈调度研究[J];电子科技大学学报;2006年05期
4 邓睿;汤贤铭;俞金寿;;基于TrueTime工具箱的网络控制系统时延分析[J];工业控制计算机;2010年02期
5 朱其新;刘红俐;胡寿松;;长时延Markov网络控制系统的随机最优控制[J];华北电力大学学报;2007年03期
6 龚固丰;章兢;王炼红;;基于克隆选择的免疫预测控制方法[J];湖南大学学报(自然科学版);2008年06期
7 何坚强,张焕春,经亚枝;网络控制系统中采样周期的优化选取方法[J];吉林大学学报(工学版);2004年03期
8 赵晓静;武一民;王海霞;;丰田PRIUS混合动力传动系统分析与建模[J];机械传动;2010年06期
9 谢林柏,方华京,纪志成,郑英;时延网络化控制系统的H_2/H_∞混合控制[J];控制理论与应用;2004年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 范兴刚;网络控制系统若干通信网络实时特性研究[D];浙江大学;2004年
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3 李祖欣;网络控制系统的智能调度及其优化[D];浙江工业大学;2008年
4 严怀成;网络控制系统的分析与综合[D];华中科技大学;2007年
5 周时莹;CAN网络控制系统的智能调度研究[D];吉林大学;2009年
6 熊伟威;混联式混合动力客车能量优化管理策略研究[D];上海交通大学;2009年
7 李卫民;混合动力汽车控制系统与能量管理策略研究[D];上海交通大学;2008年
8 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
9 曹万科;CAN协议车载网络若干关键理论研究[D];东北大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭春梅;点燃式发动机建模与空燃比控制策略的研究[D];天津大学;2004年
2 林长加;CAN总线技术在混合动力汽车中的应用[D];大连理工大学;2008年
3 许铁娟;基于CAN总线的HEV通信系统网络的研究[D];合肥工业大学;2008年
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6 陈家源;基于CAN总线的汽车集控中心单元的研发[D];吉林大学;2010年
7 蒙屈;汽车发动机信号智能模拟系统[D];吉林大学;2010年
8 孙运玺;基于CAN总线纯电动车主控制器节点设计及协议实现[D];吉林大学;2010年
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10 李科;基于行驶工况的混合动力汽车动力控制方法研究[D];华南理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【相似文献】
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2 谢林柏;王强;纪志成;;基于NS-2的网络控制系统仿真研究及实现[J];计算机仿真;2006年10期
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7 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
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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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
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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 谢林柏;王艳;;基于信息调度的网络控制系统故障检测[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
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9 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
10 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
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7 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
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10 李超;网络控制系统研究与设计[D];华北电力大学;2012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 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
8 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
9 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
10 徐军辉;车身网络控制系统关键技术的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
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