PID控制方法在网络控制系统中的应用

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网络控制系统(Networked Control System, NCS)以通信网络作为控制器、执行器、传感器之间的通讯媒介,是控制科学、计算机及网络技术的综合应用。由于在网络控制系统中要进行信息的传送,而网络的承载能力和通信带宽有限,从而会造成信息的碰撞、重传等现象的发生,使得信息在传输过程中不可避免地存在时延。时延的存在会恶化系统的动态品质,甚至导致系统不稳定。因此,对于网络时延的分析与研究具有很重要的意义。本文正是针对网络控制系统的时延问题,利用Smith预估控制策略来消除网络时延对系统稳定性的影响,进而使得系统的控制器可以采用传统的设计方法进行设计。首先,简要介绍了网络控制系统研究的基本问题以及现阶段用于解决网络时延问题的几种控制方法。其次,分别介绍了经典的和新型的Smith预估补偿原理,并就Smith预估补偿如何在网络控制系统中应用,作了详细的阐述。再次,由于PID控制技术应用十分广泛,于是我们研究了最优PID参数调整方法,这种方法可以简单、快捷地对PID参数进行调整,因而在工程中应用十分广泛,另外本文提出了将这种方法与Smith预估控制相结合应用到网络控制系统中,并通过仿真验证了该方法的有效性;接着,本文基于模糊控制策略,研究了模糊PID控制方法,由于模糊控制有着较强的鲁棒性,在工程中也有着广泛的应用,于是本文把模糊PID控制与Smith预估控制相结合的控制方法用到网络控制系统中来,并通过仿真验证了系统的良好性能。此外,根据生物免疫系统原理,在模糊控制思想的基础上,本文研究了模糊免疫PID控制策略,同样把它与Smith预估控制相结合用到网络控制系统中,改善了系统的控制性能,并通过仿真进行了验证。最后对全文进行了总结并对下一步工作进行了展望。
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