基于MPC的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯控制方法研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展,控制系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提高,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)應(yīng)運而生,成為控制領(lǐng)域的研究熱點。由于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,即使微小的故障也可能對系統(tǒng)造成致命的影響,因此,隨著系統(tǒng)安全性、可靠性要求的日益增加,容錯控制成為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)發(fā)展和設(shè)計的關(guān)鍵問題。模型預(yù)測控制為容錯控制提供了一個合適的“可執(zhí)行結(jié)構(gòu)”,并且其在線滾動優(yōu)化的機制能很好地維持故障后系統(tǒng)的性能。
　　 論文以包含網(wǎng)絡(luò)的廣義被控對象為NCS

2、的研究對象,考慮小于一個采樣周期的定值時延,在執(zhí)行器發(fā)生故障的情況下,基于模型預(yù)測控制方法進行容錯控制研究。首先,為使預(yù)測模型與對象模型盡可能匹配,將故障診斷單元提供的故障估計信息,引入到已建立的帶網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延的預(yù)測模型中,建立帶故障項的MPC預(yù)測模型；隨后,為減小環(huán)境干擾等因素對預(yù)測輸出的影響,利用對象的實際輸出對預(yù)測輸出進行修正:同時,為了使故障后的系統(tǒng)仍能很好的維持系統(tǒng)性能,在標(biāo)準(zhǔn)的帶參考軌跡目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上,引入帶域帶約束的目標(biāo)

3、函數(shù),根據(jù)含有故障估計信息的預(yù)測輸出選擇合適的目標(biāo)函數(shù),保證發(fā)生故障后系統(tǒng)的性能不會顯著退化,實現(xiàn)對發(fā)生執(zhí)行器故障的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯控制。
　　 為了驗證本文所提容錯控制方法的有效性和可行性,在Matlab／Simulink仿真環(huán)境中,針對所選擇的仿真對象,分別搭建正常系統(tǒng)、執(zhí)行器故障而無容錯控制的系統(tǒng)、帶故障項的預(yù)測模型的容錯控制系統(tǒng)、預(yù)測輸出修正的容錯控制系統(tǒng)、目標(biāo)函數(shù)選擇的容錯控制系統(tǒng)的仿真環(huán)境,進行仿真驗證,并對仿真