網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的時延補償與穩(wěn)定性研究.pdf

1、網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，簡稱為NCS(Networked Control System)，是一種通過實時網(wǎng)絡構成的閉環(huán)分布式反饋控制系統(tǒng)。其中，控制器、傳感器和執(zhí)行器各節(jié)點通過一條共享的網(wǎng)絡來交換信息。但由于網(wǎng)絡的承載能力和通信帶寬有限，造成信息的碰撞、重傳等現(xiàn)象的發(fā)生，使得信息在傳輸過程中不可避免的存在延時。本文主要圍繞時延進行研究，并提出有效的控制方法。
　　 首先，本文介紹了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的概念、產(chǎn)生的背景，并在此基礎上介紹了網(wǎng)絡控制

2、系統(tǒng)中存在的幾個主要問題。然后針對本文所研究的時延問題介紹了時延的研究現(xiàn)狀。
　　 其次，介紹了網(wǎng)絡時延產(chǎn)生的因為，分析了節(jié)點驅動方式的選取對時延的影響。同時給出各種條件下NCS的數(shù)學模型，并仿真分析時延對控制系統(tǒng)性能的影響。
　　 在此基礎上，針對短時延的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的狀態(tài)觀測器進行改進。利用狀態(tài)觀測器的預估作用，對傳感器到控制器的時延進行補償，并進行仿真。仿真結果表明該方法能夠有效補償傳感器到控制器的時延，保

3、證了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)良好的性能。
　　 針對長時延網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，通過穩(wěn)定性分析，得出基于LMI的狀態(tài)反饋控制器。仿真結果表明該方法的有效性。然后研究了同時具有大于一個采樣周期的傳輸時延及數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，將網(wǎng)絡控制系統(tǒng)建模成具有兩個事件速率約束的異步動態(tài)系統(tǒng)，利用異步動態(tài)系統(tǒng)理論給出了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分條件，通過求解一組矩陣不等式，可以得出相應的狀態(tài)反饋控制器。仿真結果表明了該方法的有效性。