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基于内模控制的网络控制系统研究

作　者: 黎锦钰
导　师: 杜锋
学　校: 海南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 网络控制系统网络时延 Smith预估器内模控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

网络控制系统(Networked control systems, NCS)是指传感器、控制器以及执行器节点通过实时通信网络构成的闭环反馈控制系统。由于在控制回路中引入了网络,导致网络时延、数据丢包等问题的产生。针对NCS中网络时延的存在将恶化系统的控制性能,甚至导致系统不稳定。本文基于Truetime1.5仿真平台,对基于内模控带(lnternal model control, IMC)的NCS进行研究。首先,对基于—自由度内模控制的NCS进行仿真研究。研究结果表明：此方法无需对时延进行预测、辨识或估计,也无需考虑节点间的时钟信号同步问题,系统具有较好的动态性能、较强的鲁棒性和抗干扰能力；其次,对基于二自由度内模控制的NCS进行研究,探讨此结构实现对跟踪性能与抗干扰性能的独立调节问题,提高系统的动态性能和抗干扰能力；最后,从系统结构上,对比研究新型Smith预估补偿和内模控制的NCS。研究表明,新型Smith预估补偿控制策略的选择比内模控制更为灵活,但内模控制所需调整的参数则相对较少,并更为简单。两种控制算法都适用于网络时延为不确定或随机时变,大于1个乃至数十个采样周期；或被控对象参数(模型)发生一定变化的NCS。由于两种控制方法都基于“软件”改变控制结构的方法,其算法简单清晰,易于实现,为先进控制策略在远程复杂网络环境中的应用和实施提供了一定的理论研究基础和灵活的选择方案,具有广泛的工程应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 研究目的与意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 论文的主要工作及结构  11-13
第2章 NCS的基本问题  13-17
  2.1 NCS的典型结构  13-14
  2.2 NCS存在的主要问题  14-16
  2.3 NCS仿真软件  16
  2.4 本章小结  16-17
第3章基于内模控制的NCS  17-23
  3.1 基于内模控制的NCS  17-18
  3.2 内模控制的基本性质  18-19
  3.3 内模控制器设计  19-20
  3.4 模型分析  20-22
  3.5 本章小结  22-23
第4章基于一自由度内模控制的NCS仿真  23-29
  4.1 引言  23
  4.2 仿真设计  23-24
  4.3 仿真研究  24-28
  4.4 本章小结  28-29
第5章基于二自由度内模控制的NCS仿真  29-38
  5.1 引言  29
  5.2 基于二自由度内模控制的NCS  29-31
  5.3 仿真设计  31-32
  5.4 仿真研究  32-37
  5.5 本章小结  37-38
第6章基于新型Smith预估补偿与内模控制的NCS  38-47
  6.1 引言  38
  6.2 基于新型Smith预估补偿的NCS  38-39
  6.3 新型Smith预估补偿与内模控制的联系  39-40
  6.4 新型Smith预估补偿与内模控制的比较  40-41
  6.5 仿真设计与研究  41-46
  6.6 本章小结  46-47
第7章总结与展望  47-48
  7.1 总结  47
  7.2 展望  47-48
参考文献  48-52
硕士期间发表的论文  52-53
致谢  53

基于内模控制的网络控制系统研究

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