網絡控制系統的時延分析及PID控制器的設計.pdf

1、網絡控制系統(NCS),又稱網絡化的控制系統,它通過物理通信網絡來實現控制器—執(zhí)行器和傳感器—控制器之間的數據交換,使某一區(qū)域內不同地點的設備和用戶實現資源共享和協調操作,提高了系統的模塊性、可靠性,減少安裝和維護費用,在工業(yè)上得到了廣泛應用。與此同時,網絡的引入也帶來了時延、數據丟包、資源優(yōu)化調度等一系列問題,使得對網絡控制系統的研究分析日益迫切。
　　 本文主要針對網絡控制系統中的網絡時延問題,在不考慮其他網絡影響因素的條件

2、下分析了網絡時延對NCS性能的影響,說明隨著時延的增大NCS的動態(tài)性能和穩(wěn)定性都降低,因此在NCS的設計過程中不可忽略時延給系統帶來的影響。繼而討論了NCS采用PID控制時PID參數穩(wěn)定域的確定,即先確定Kp的穩(wěn)定范圍,然后尋找給定Kp下K(I)-K(d)平面的穩(wěn)定域,最后通過遍歷Kp得到整個PID參數穩(wěn)定域。該穩(wěn)定域為NCS智能控制器的設計提供了參數調整范圍。
　　 PID控制器在各種工業(yè)過程控制中顯示出很多優(yōu)點,但其無自適應

3、能力,當網絡時延和系統參數發(fā)生變化時不能調整控制參數,使系統性能下降。本文在PID控制的基礎上引入模糊控制,采用模糊控制器根據系統誤差對PID的控制參數進行在線調節(jié),實現了對時延的良好補償,提高了系統對參數變化的適應性,增強了抗干擾能力。
　　 最后,運用TrueTime工具箱建立了NCS仿真平臺,模擬實際網絡控制系統的運行,對所設計的控制策略進行驗證,結果表明設計的模糊PID控制器能夠對時延進行有效補償,使系統輸出快速跟蹤輸入