论文部分内容阅读
网络化控制系统(NCS)是一种通过实时化网络进行数据传输的控制系统。控制系统中的传感器、控制器、执行器等往往通过网络连接起来形成闭环控制系统。这使得其与一般的控制系统有所不同。网络化控制系统具有成本低,布线简单、结构灵活、易于系统扩展和维护以及能够实现信息资源共享等优点。因此,网络化控制系统的研究已经成为控制理论与控制工程学科的研究热点之一。虽然网络的广泛应用使得控制大规模分布式系统变得更加便利,但受限于带宽等客观因素,网络的使用会导致数据在传输中出现时延,丢包等现象。这些现象会降低系统的性能甚至带来系统不稳定。本文考虑了前向通道,反馈通道中同时存在网络诱导时延情况下的网络预测控制(NPC)设计问题,提出了一种新的网络预测控制方法,用以克服网络诱导时延对系统性能带来的影响。本文主要围绕网络化控制系统,从以下三方面进行了系统地研究:(1)网络化控制系统中使用网络进行数据传输通信,而网络允许每次同时将多个数据以“打包发送”的方式进行传输。而预测控制每步可产生一个由多个控制量组成的控制序列。将两种特性结合产生了网络预测控制。(2)传统的网络预测控制方法仅仅使用了“过去”和“现在”的已知信息。而在网络预测控制中,部分“未来”的控制量也是已知的。针对这一特性,提出了改进网络预测控制方法。并且给出了控制量和控制增量两种形式。数值仿真结果显示,本文方法相对于传统方法,改善了系统性能。(3)考虑数值仿真软件环境简单,实际网络环境中情况比之更为复杂。为验证本文所提方法的有效性,使用Netcon网络化控制系统对改进网络预测控制方法进行了实验验证。