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网络化控制系统的控制器设计与研究

刘志立  
【摘要】:网络化控制系统具有完全的分布化、开放性等特点,比传统的点对点控制拥有更大的优势。但是由于网络的引入,带来了网络诱导时延和数据包丢失等问题,使传统的控制理论和方法不再适用于网络化控制系统。在网络化控制系统的控制器设计中如何处理这些问题,一些现有的控制理论和方法如何应用到网络化控制系统中,是本文的主要研究内容。 首先,针对网络化控制系统的网络诱导时延,分别考虑了时延的两个主要部分(传感器到控制器时延和控制器到执行器时延)的不同特性,并且引入了时延的随机分布特性。同时,还根据多时滞系统的设计方法,借鉴分段型Lyapunov-Krasovskii泛函的思想,获得了一个保守性更低的结果。最后利用锥补线性化算法求得了镇定控制器参数,并且在仿真和实例对象上都取得了较好的应用效果。 其次,针对网络化控制系统的数据传输过程中存在的时延和丢包等问题,设计了一个新的开闭环迭代学习控制算法。将迭代学习控制算法的闭环部分作为本地控制器,开环部分作为远程控制器,只有离线数据经过网络,这样就利用了迭代学习控制的优势弥补了网络化控制系统的缺点。 最后,针对网络化控制系统研究对仿真软件的需求,以及当前缺少能够实时网络上运行的仿真软件,本文利用Socket开发了基于TCP/IP协议下的NCS实时仿真系统。通过在实际网络的应用,软件能够充分体现网络对控制系统的影响。


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