事件触发网络化预测控制系统的设计与分析

来源 :北方工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:opss_eagle
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
通信网络的飞速发展促使网络化控制系统取代了传统的控制系统,通过控制器远程操控被控对象来实现系统的高度分散。在实际应用中,时延、丢包以及乱序等一系列问题随着通信网络的使用而被引入到系统中。在众多解决网络通信约束的方法中,网络化预测控制方法因其能够主动补偿网络通信约束的不利影响而受到广泛关注。同时,由于网络带宽资源的有限,一种能够避免传输冗余数据的控制方式——事件触发控制引起了研究的热潮。事件触发机制相较于时间触发机制能够明显减少数据传输数量,在保证系统性能的同时节省网络资源。因此,本文将结合网络化预测控制与事件触发机制对一类离散线性系统进行设计与分析,主要研究工作如下:(1)当网络化控制系统中存在随机通信约束时,分别针对系统开环稳定和系统状态可检测两种情形设计了能够容忍部分(甚至全部)反向通道时延的时滞观测器,并给出理论分析。利用数值仿真结果与传统观测器进行对比,发现时滞观测器较传统观测器能容忍更大的反向通道时延。为满足大多数系统的实际情况,采用第二情形中设计的观测器进行后续的状态观测。(2)基于(1)中设计的观测器,引入事件触发机制并设计控制方法。通过理论分析得到闭环系统稳定的充要条件,并通过数值仿真验证该方法的有效性。由于观测器容忍时延存在上界,超出观测器容忍上界的部分时延在控制器中使用网络化预测控制方法主动补偿,同时,利用该方法补偿前向通道时延,并进行稳定性分析和仿真验证。(3)在采用时滞观测器并加入事件触发机制的基础上,设计增量式控制方案来实现系统的输出跟踪控制,同时解决了模型参数不精确时稳态误差不为零的问题。通过稳定性分析得到保证闭环系统渐进稳定的条件,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。
其他文献
农业是国民经济的重要组成部分,农业生产的稳定是社会问题和发展的基础保障。随着社会平均用工成本的提高和人口老龄化的加剧,如何降低农业生产作业中人力需求,提高生产效率成为农业可持续发展的重要问题。农业机器人能够有效的降低农业生产过程中的人力需求,是保证农业生产可持续性的重要手段。轮式移动机器人具有结构简单、成本低、承载能力大的优点,是农业机器人的一种重要形式,但户外环境下地形存在起伏不定的特点,如何保
学位
城市轨道交通换乘站作为多条线路的交汇处,承担着大量客流。在高峰时段,换乘站的服务设施往往都在超负荷工作,车站内部的乘客处于拥挤条件下,很容易引发一系列的安全问题。因此,如何在拥挤的换乘站环境下,评估车站的风险,对车站运营管理和乘客安全出行有着重要的意义。主要研究内容如下:(1)换乘站拥挤分析:通过采集到的视频数据,分析乘客在车站换乘通道、楼梯、扶梯和站台的交通特性;从设备设施、乘客行为、客流组织和
学位
过程控制实验装置是学生理解过程对象模型、学习控制系统设计的重要载体。然而,目前的实验装置大多存在以下问题:对象的测量精度和数学模型精度不高、动态特性慢,进行一次实验所用的时间较长;配套软件不够清晰直观,不利于算法研究和控制系统设计。本文设计了一种基于称重传感器的四容水箱液位控制系统实验装置,该实验装置采用RS-485串口通信方式、蠕动泵作为执行机构,无缝对接Lab VIEW和MATLAB/Simu
学位
近年来,随着工控行业的迅猛发展,伺服控制系统在各行各业中的应用变得愈发广泛。随着工业生产需求的增加,对伺服控制系统控制性能的要求也进一步提高,电机控制作为伺服控制系统当中的研究重点也进一步受到广泛的关注。近年来,许多现代智能控制算法被应用于伺服控制系统当中,但是在控制算法与工程验证方面的验证平台的研究工作却比较少。因此,本文采用永光70LY53型直流力矩电机设计了一个验证平台,并基于此验证平台来展
学位
随着我国交通系统的逐步完善,各交通方式的线路和发车频率大大增加,导致不同的交通线路之间相互交叉,形成了一个庞大且复杂的交通网络。在复杂的网络中选择适合自身的出行方案是费时、费力的,同时也限制了公共交通系统的潜能。目前,尽管百度地图app、高德地图app、谷歌地图app等应用软件已经可以为用户提供详细的多模式交通出行方案,但是其出行方案的寻优标准大都是单一的,并且用户还需在给出的众多出行方案中选择满
学位
焦炭生产工艺中的热工系统是焦炭生产的重要组成部分,其能否正常运行不仅影响到正常焦炭生产效率,还可能导致严重的安全事故发生,造成巨大经济损失,所以热工系统运行状态的智能巡检方法成为企业广泛关注的热点问题之一。目前热工系统仍普遍采用人工方式巡检。该方式人工成本高、巡检效率低、实时性差,容易出现误检和漏检情况发生,且不利于实现焦炭生产精细化管理。鉴于上述原因,本文针对热工系统中提升机和交换机等关键设备的
学位
互联网技术的发展为公共安全突发事件网络舆情的快速传播和扩散提供了条件,但若应对不当极易形成舆情危机,对人民生活造成重大影响。公共安全突发事件舆情风险预测是保障公共安全突发事件舆情在可控范围内的重要措施,但传统舆情风险预测方法主要通过专家经验对事件的舆情风险进行评估,在时效性和智能化水平等方面相对不足。现有公共安全突发事件舆情风险预测方法主要以日、周为时间间隔进行预测,而按小时进行预测的相关研究较少
学位
随着自动驾驶技术的发展与完善,装备自动驾驶系统的城市公交车在国内外多地进行了试运行,并逐步进入到大家的视野中。自动驾驶公交车具有减少温室气体排放、缓解交通压力、提高生产力等优势,发展前景广阔。作为自动驾驶技术的核心,自动驾驶运动控制系统由于其复杂性和重要性,一直是学术界和工程界研究的主流。自动驾驶公交车运动控制系统可以分为纵向运动控制系统和横向运动控制系统,其中纵向运动控制系统主要是针对公交车的速
学位
食品安全关系国计民生,一直以来都是国家以及相关监管部门非常关注的问题。特别是涉及到如西安全运会、北京冬奥会等重大活动时,食品安全的保障显得更加重要。但是目前食品全链条信息溯源存在的问题可以归纳为以下几点:1、全链条采集信息化程度低,导致溯源信息获取不完全;2、溯源信息安全性难以保证,存在信息篡改、伪造等问题;3、现有溯源系统智能性差,缺乏对溯源信息的进一步挖掘和利用,全链条环节的风险监控及预警考虑
学位
近年来,随着人工智能技术的飞速进步以及微表情理论不断发展,微表情识别领域受到越来越多的关注。作为特殊的一类表情,微表情表达了人类的真情实感,因此研究微表情具有重要意义。然而微表情具有发生时间短、变化幅度小的特点,这增加了微表情检测和识别的难度。尤其是微表情样本间的差异不明显,导致难以提取到具有代表性变化的信息。不同的算法提取到的特征代表不同信息,算法选择不当很容易造成特征冗余或是特征丢失,从而影响
学位