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《广东工业大学》 2011年
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不确定时延网络控制系统的稳定性研究

马伟豪  
【摘要】:网络控制系统(Networked control system NCS)是一个集通信网络和控制系统于一体的系统。涉及到机械及电子工程、软件工程、控制理论、计算机科学、信息理论和可靠性理论知识等学科的知识。随着科学技术的快速发展,网络开始在许多的控制领域应用,网络的应用范围也在不断的扩大,比如机器人遥操作领域、远程教学和实验领域、直流控制系统领域、武器兵工系统领域、远程医疗领域以及家庭、办公自动化领域等。所以,探索和建立更加完善的研究网络控制系统的方法是迫在眉急的大事,是当今社会各个领域的必然需要,对网络控制系统进行进一步的研究具有很重要的战略意义和现实意义。 然而,由于控制系统中引入了网络,使得传统的研究控制系统的方法不再适用于网络控制系统,相对于传统的控制系统,网络控制系统主要特征是系统中的传感器,控制器和执行器不是直接的点对点的连接,而是通过有线网络或无线网络来交换数据和控制信息,因此使系统具有许多独特的特点。这些特点也决定了研究网络控制系统和一般的控制系统的方法是不一样的,所以,必须根据网络控制系统的特点,对系统进行更深入的了解和分析,然后采取有效的研究方法,设计正确的控制算法来解决一些实际问题,具有重大的实际意义。 本文主要研究的是具有不确定时延的网络控制系统的建模与稳定性分析问题,对具有时延的网络控制系统进行建模,运用李雅普诺夫稳定性理论,结合线性矩阵不等式的知识,给出了一些时延系统相关稳定性的充分条件。主要研究内容如下: 1.研究了引起网络控制系统时延的一些原因以及伴随着网络时延出现的数据丢包、数据包乱序等相关问题。这些问题都会成为影响网络控制系统性能的重要因素,对这些因素的了解有利于更好的对系统进行分析。 2.对一类定常时延网络控制系统进行稳定性分析进行了分析研究。建立定常时延网络控制系统的模型描述,假设传感器节点为时间驱动,控制器节点和执行器节点为事件驱动,将具有定常时延的网络控制系统化为一类具有参数不确定性的线性离散系统,利用李雅普诺夫方法给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,并利用LMI进行求解,证明了方法的可行性,定常时延网络控制系统的研究为下一章要研究的不确定时延网络控制系统的研究打下了基础。 3.研究了具有不确定时延网络控制系统的稳定性。针对不确定时延的网络控制系统,假设其传输时延是不确定的,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,将系统模型离散化,通过构造李雅普诺夫函数,结合线性矩阵不等式(LMI)的有关知识,对系统的稳定性进行分析,给出了系统稳定的充分条件,最后给出算例,用MATLAB进行仿真,证明了结论的正确性,所得的结果与现有的一些文献相比可以使系统更快的趋于稳定状态。 4.最后对本文研究的内容进行了总结,并对时延网络控制系统的稳定性研究进行了展望。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP273

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 汤怀森;一类加性时滞系统的鲁棒稳定性研究[D];曲阜师范大学;2012年
【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
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6 邱占芝;张庆灵;刘明;;不确定时延输出反馈网络化系统保性能控制[J];控制理论与应用;2007年02期
7 郑萌;张庆灵;宋敏;邢双云;;网络控制系统的最大允许时延界[J];控制理论与应用;2008年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前1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
中国硕士学位论文全文数据库 前1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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2 陈晨;陈杰;张娟;;网络化控制系统及其在火控系统中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 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
4 ;Fuzzy Control for Networked Control Systems Based on Average Time-Delay[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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10 王艳;樊卫华;胡维礼;;时延网络控制系统的区域极点配置设计[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 武俊丽;随机不确定采样系统的分析与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 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
9 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
10 李莉;基于Web的低压断路器远程控制系统的研究[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 刘世超;带有非确定丢包与时延的网络化控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
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4 陶翠;工业控制网络无线扩展的研究与设计[D];东华大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 白涛,吴智铭,杨根科;网络化的控制系统[J];控制理论与应用;2004年04期
2 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
3 王征,谈大龙,王向东;网络控制系统稳定性研究[J];控制与决策;2002年S1期
4 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
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7 朱其新,胡寿松;网络控制系统的分析与建模[J];信息与控制;2003年01期
8 郑英,方华京,谢林柏,曹新苗;具有随机时延的网络化控制系统基于等价空间的故障诊断[J];信息与控制;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊卫华;谢蓉华;陈庆伟;胡维礼;;长时延网络控制系统的建模与分析[J];兵工学报;2006年02期
2 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
3 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
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6 肖永利;张琛;;位置伺服系统的一类非线性PID调节器设计[J];电气自动化;2000年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前3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 窦连旺;网络控制系统的建模、稳定性分析及其调度的研究[D];天津大学;2004年
3 樊卫华;网络控制系统的建模与控制[D];南京理工大学;2004年
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3 邱占芝;张庆灵;刘明;;不确定时延输出反馈网络化系统保性能控制[J];控制理论与应用;2007年02期
4 谢成祥;胡维礼;;时延网络控制系统的模型预测控制[J];信息与控制;2008年02期
5 冯广;王钦若;刘洪伟;;不确定时延网络控制系统的优化控制实现[J];计算机工程;2010年08期
6 江兵;张崇巍;;一类不确定时延的NCS的保性能控制律设计[J];系统工程与电子技术;2010年03期
7 肖元;金朝永;;一类基于观测器的短时延网络控制系统的建模和稳定性分析[J];广东工业大学学报;2010年04期
8 刘云霞;钟麦英;;基于等价空间的网络控制系统故障检测问题研究[J];系统工程与电子技术;2006年10期
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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
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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 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
8 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
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
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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
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7 杨园华;随机时滞网络控制系统的测量建模与估计问题的研究[D];山东大学;2013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 李超;网络控制系统研究与设计[D];华北电力大学;2012年
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1 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
2 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
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4 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
5 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
6 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
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9 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
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
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