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时延网络控制系统的鲁棒控制研究

作　者: 陈富
导　师: 顾德英
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网络控制系统时延鲁棒控制 PROFIBUS总线 TrueTime工具箱
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 85次
引　用: 1次
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内容摘要

网络控制系统(Networked Control System,简称NCS),即网络化的控制系统,是计算机技术、通信技术与控制技术发展的产物。网络控制系统体现了控制系统向网络化、集成化、分布化的发展趋势,与传统控制系统相比具有非常大的优越性。由于控制回路中引入了网络,网络控制系统的研究面临一些新问题。鲁棒控制(Robust Control)方面的研究始于20世纪50年代,一直以来都是国际自控界的研究热点。大多数系统存在结构或者参数的不确定性,用精确数学模型对系统的分析结果或设计出来的控制器常常不满足工程要求。近些年来,人们对不确定系统展开了鲁棒控制问题的研究,取得了一系列研究成果。本文针对NCS中的网络诱导时延问题,设计并搭建了基于PROFIBUS总线的网络控制系统研究平台。对于网络诱导时延问题,首先分析了PROFIBUS总线协议,并由PROFIBUS总线的数据链路层、令牌循环等方面研究了PROFIBUS网络的时间延迟问题,给出了总线信息循环时间的计算公式。然后,总结了网络诱导时延的组成,在假设控制器节点与执行器节点的工作方式均是时间驱动模式的前提下,建立了闭环系统的数学模型。根据建立的系统数学模型设计了具有网络诱导时延的NCS的H∞状态反馈控制器。针对一个典型算例,利用LMI工具得到了NCS的状态反馈控制器。考虑具体的NCS研究平台,利用设计的控制器,运用Matlab数学工具对具有网络诱导时延的NCS进行了理论仿真研究。结果证明了所提控制方法是有效的,控制效果是良好的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景及意义  9-12
    1.1.1 网络控制系统的发展  9-11
    1.1.2 课题研究的意义  11-12
  1.2 网络诱导时延问题  12-13
  1.3 鲁棒控制理论的现状  13-14
  1.4 网络控制系统研究平台  14-16
  1.5 本文的主要内容  16-17
第2章网络控制系统的网络时延  17-33
  2.1 现场总线控制系统  17-19
  2.2 PROFIBUS总线协议分析  19-26
    2.2.1 PROFIBUS的组成  19-22
    2.2.2 PROFIBUS协议分析  22-26
  2.3 PROFIBUS网络的时间延迟分析  26-33
第3章网络控制系统的控制器设计  33-49
  3.1 网络诱导时延分析  33-34
  3.2 网络控制系统数学建模  34-37
  3.3 网络控制系统的H_∞控制器设计  37-43
  3.4 LMI工具箱  43-44
  3.5 数值算例  44-49
第4章网络控制系统的仿真研究  49-55
  4.1 TRUETIME1.5工具箱  49-50
  4.2 网络控制系统仿真环境  50-52
  4.3 仿真结果  52-55
第5章总结与展望  55-57
  5.1 总结  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-61
致谢  61

时延网络控制系统的鲁棒控制研究

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