网络控制系统控制器设计和稳定性分析

来源 :中国科学院自动化研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoudeyou
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
通过实时通信网络以实现控制系统中各个组成部分(如:传感器、控制器、执行器)之间信息交换、资源共享的一类反馈控制系统称为网络控制系统。网络控制模式具有如下优点:信息资源能够共享、连接线数大大减少、易于扩展、效率高、成本低、故障诊断能力强、方便安装与维护等等。由于网络带宽的限制,导致数据传输延时、数据丢包、数据错序和数据误传等一系列问题,这使得网络控制系统的分析与设计变得十分复杂。   本文以变采样周期的网络控制系统为模型,把当前时刻的延时作为当前时刻的采样周期,由于延时是随机变化的,从而采样周期也是随机变化的。利用线性矩阵不等式和凸优化技术,借鉴随机最优反馈控制、迭代学习、随机系统最小熵控制的有关理论和方法,积极在理论上行进创新,着眼于提出新的控制策略。   基于变采样周期的网络控制系统模型,推导出使网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式条件。利用凸优化技术,通过求解LMI得到了基于观测器的状态反馈控制器增益。   同样基于变采样周期的网络控制系统模型,利用随机动态规划知识,设计观测器重构系统的状态,结合Lyapunov泛函,得到了指数均方稳定的最优状态反馈控制律。   把整个网络控制系统看作一个随机系统,把信息论中衡量不确定性的熵引入到网络控制系统中,设计PI控制器使得跟踪误差的熵达到最小,利用迭代学习控制技术,求得PI控制器的增益Kp和Ki。   在随机系统的框架下,假设延时的概率密度函数已知,利用BP神经网络逼近输出跟踪误差的概率密度函数,采用最速下降优化方法使得输出跟踪误差的熵最小,从而把网络控制系统的不确定性控制到最小。   利用灰色预测理论预测出网络诱导延时,作为当前时刻的采样周期,把被控对象建模为一个变周期采样的网络控制系统模型,基于这个模型,结合观测器和增广向量方法,设计Lyapunov泛函,得到使网络控制系统渐近稳定的LMI条件,通过求解线性矩阵不等式,得到实时变化的基于观测器的状态反馈控制器。   最后,对取得的研究成果进行了总结,并展望了需要进一步研究的工作。
其他文献
轮腿复合移动机器人是具有高机动高通过能力、感知能力和自主行为能力的地面移动系统,它能搭载多种载荷,进行快速机动部署,可遥控、半自主、甚至全自主地完成使命。研究轮腿复合
两栖机器人是一种能在陆上和水下环境作业的特种机器人,发展两栖机器人技术对我国发展海洋技术、近海以及甚浅海技术有前瞻性的战略意义。两栖机器人具备在极浅水、碎浪带和海
现代计算机软硬件技术、计算机图形技术高速发展,以及数字仿真技术的广泛应用,为工业机器人离线编程技术的实际应用提供了有利条件。同时,现代生产的高效率、柔性化需求也促使了
复杂生物网络的模块化研究对于理解复杂网络结构,以及各种生物网络的运行机制有着重要的意义,是当前系统生物学研究中的热点问题之一。本文针对这个问题从网络模块化的计算方法
学位
电力线通信是指用电力线为媒介进行数据传输的一种通信方式。“No New Wires”是电力线通信的一项最大的优势,可以利用四通八达的电力线网络进行数据通信,不用铺设新线路。随着
在星地激光通信中,光束的捕获、跟踪、瞄准(ATP)技术是该领域的研究重点。传统的ATP系统通常采用机械转动方法来完成系统转向的控制。采用这种方法来完成跟踪功能的激光通信
向大规模用户以可扩展的方式提供多媒体点播服务是一个有挑战性的课题。对等技术通过聚积系统节点的存储带宽资源,为大规模的点播系统设计提供了一个有吸引力的解决方案。基于
学位
网络化控制系统是控制理论、通信技术、计算机技术相互交叉、相互融合而产生的一个新的研究方向。本文以网络化预测控制方法为基础,着重研究网络化控制系统的设计与实现问题,基
学位
随着我国经济的迅速发展,能源问题在当今社会中受到越来越多的关注。无论是在节能方面还是在新能源的开发利用上,能量回馈系统都可以发挥重要作用。能量回馈调速系统不仅可以使
物体识别和视觉跟踪是当今模式识别和计算机视觉领域中相当活跃的研究方向,其主要研究目的是如何代替人对目标进行自动识别和跟踪。在实际应用中,由于目标的外观多样性、几何变
学位