网络控制系统的自适应控制研究

【摘要】： 网络控制系统(Networked Control System,NCS)是指传感器、执行器以及控制单元通过通讯网络连接的系统。与传统的控制系统相比,NCS可以减少布线从而降低成本,具有高的诊断能力,易于维护,有着广泛的应用前景。但它同时不可避免地存在网络诱导时延、数据包丢失、单包和多包传输、网络调度等网络控制中的相关问题。因此,NCS的研究给控制领域带来新的机遇和挑战,本文主要针对网路控制系统中的网络延时和数据丢包这两个基本问题,做了如下的工作: 首先,回顾了网络控制系统的发展历程,介绍了网络控制系统的一些基本概念和基本问题,总结了其近年来的研究现状,概括介绍了本文的主要研究工作。 其次,针对网络控制系统中的时延问题设计一种模型参考自适应控制方案。利用Smith估计器补偿网络时延,可以有效的降低因网络时延给控制系统带来的影响,同时简化了系统结构,方便下一步自适应算法的设计。在此基础上设计的模型参考自适应控制方案,当系统所处的环境发生改变或系统发生故障的情况下,依然能够保持良好的性能,最后通过一个例子,证明了该控制方案的有效性。 接着,针对网络控制系统中网络时延和数据丢包等问题,在实际对象和模型存在建模误差时,设计一种自适应预测控制方案,充分利用网络传输数据包的容量,设法在控制器端获得被控对象的输入输出数据以此来辨识模型参数,利用辨识的模型来设计预测控制器,给出算法的推导过程及数据包丢失的补偿方法,最后通过实例仿真证明了该控制方案的有效性。 最后,对全文进行了总结,指出了今后进一步研究的方向。