預測控制在網(wǎng)絡控制中的應用.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)由于可實現(xiàn)資源共享,連接線數(shù)少、易于擴展和維護等優(yōu)點,已經(jīng)成為自動化領域技術發(fā)展的熱點之一。本文以水輪機調(diào)速系統(tǒng)作為網(wǎng)絡控制中的被控對象,針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中的丟包現(xiàn)象利用預測控制中的動態(tài)矩陣算法設計控制器;針對網(wǎng)絡中的不確定短時延,將模糊思想引入動態(tài)矩陣中,設計模糊動態(tài)矩陣控制器。本文主要工作如下:
　　 首先,詳細介紹了網(wǎng)絡控制系統(tǒng),分析了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的差別,介紹了由于網(wǎng)絡的介入,帶來的網(wǎng)絡時延、丟包

2、、驅(qū)動方式、數(shù)據(jù)包時序錯亂等問題?？偨Y(jié)了前人對網(wǎng)絡控制的幾個主要研究方向。
　　 其次,介紹了動態(tài)矩陣算法的基本原理以及各個參數(shù)對控制性能的影響。針對網(wǎng)絡中的丟包現(xiàn)象,提出利用動態(tài)矩陣算法設計控制器:在執(zhí)行器側(cè),如果控制量發(fā)生丟包,當丟包時刻與上次未丟包時刻之間的時間長度小于預測時域長度時,則用上次未丟包時刻控制器對當前步的預測控制量作為本次的控制量,當丟包時刻與上次未丟包時刻之間的時間長度大于預測長度時,則用執(zhí)行器中儲存的最近

3、時刻的控制量來控制被控對象:在控制器側(cè),如果傳感器向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時發(fā)生丟包,則用丟包前的預測模型和實際模型的誤差來修正預測模型。
　　 再次,本文以水輪機調(diào)速系統(tǒng)作為網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的被控對象,介紹了水輪機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構、調(diào)節(jié)目的等。利用機理建模法,建立了水輪機調(diào)速系統(tǒng)在小波動情況下的數(shù)學模型。介紹了Matlab中,網(wǎng)絡仿真工具箱’Tmetime的組成以及各個模塊功能和使用方法。在Truetime中搭建了水輪機調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡控制系

4、統(tǒng),并分別利用動態(tài)矩陣算法以及PID設計網(wǎng)絡控制器,通過仿真實驗,對比兩種方法在網(wǎng)絡中存在丟包時的控制效果。
　　 最后,研究了存在不確定短時延的網(wǎng)路控制系統(tǒng),提出將模糊思想與動態(tài)矩陣算法相結(jié)合來設計網(wǎng)絡控制器,來適應網(wǎng)絡廣義被控對象隨著網(wǎng)絡不確定時延的變化而變化的情況。設計中以動態(tài)矩陣參數(shù)調(diào)節(jié)的經(jīng)驗作為模糊控制的知識庫,建立模糊規(guī)則,通過時延和模糊規(guī)則獲得適應當前網(wǎng)絡情況的動態(tài)矩陣參數(shù)-控制加權矩陣Q和誤差加權矩陣R,然后再利