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基于改进模糊免疫PID控制的网络控制系统

作　者: 张卫东
导　师: 杜锋
学　校: 海南大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 网络控制系统 模糊控制 模糊免疫控制 网络时延 数据丢包
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


通信网络的引入,使得网络控制系统(Networked control systems, NCS)各节点间的数据传输存在网络时延和数据丢包等现象,时延的大小与网络协议、系统的体系结构和网络负载等因素有关.时延可降低系统的控制性能质量,甚至造成系统不稳定,严重时可使系统出现故障.针对常规模糊免疫PID控制不能很好地克服系统受到的动态干扰和消除系统静态误差等方面存在的问题,本文针对两种改进型模糊免疫PID控制算法,在Truetime1.5仿真软件组成的NCS环境下,与常规模糊免疫PID控制的NCS进行了仿真性对比研究,以验证这两种改进型算法的有效性.首先,针对改进模糊免疫PID控制算法(一),将其应用于NCS环境进行仿真研究.该算法在保持模糊免疫控制规则不变的情况下,利用反馈控制规律,分别调整控制器的比例、积分和微分参数.仿真研究表明,与常规模糊免疫PID控制的NCS相比较,基于改进模糊免疫PID控制算法(一)的NCS,可进一步提高系统的控制能力,改善系统的控制性能质量,达到更好的控制效果.其次,提出了一种适用于NCS的改进模糊免疫PID控制算法(二).该算法使用模糊控制规则代替模糊免疫控制规则,并采用免疫反馈控制规律分别调整控制器的比例、积分和微分参数.仿真研究表明,与常规模糊免疫PID控制的NCS相比,基于改进模糊免疫PID控制算法(二)的NCS,通过扩展模糊免疫控制规则,改善了系统的动态响应性能,提高了系统的控制性能质量.最后,基于无线网络控制系统环境,将两种改进模糊免疫PID控制的NCS进行仿真对比研究,验证了两种改进型算法的有效性.

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 研究意义  8
  1.2 网络控制系统的基本问题  8-10
    1.2.1 通信协议  9
    1.2.2 节点驱动方式  9
    1.2.3 网络诱导时延  9
    1.2.4 时序错乱  9
    1.2.5 数据丢包  9-10
  1.3 网络控制系统的研究现状  10-14
    1.3.1 NCS的研究方法  10-11
    1.3.2 模糊控制  11-12
    1.3.3 模糊免疫控制  12-14
  1.4 论文的主要工作及结构  14-15
第2章 模糊控制  15-21
  2.1 网络控制系统结构  15-16
  2.2 模糊控制原理及其设计  16-17
  2.3 模糊PID控制及参数调整  17-19
    2.3.1 PID控制  17-18
    2.3.2 模糊PID控制  18-19
  2.4 模糊控制规则的设计  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章 模糊免疫PID控制  21-25
  3.1 免疫PID控制原理  21-22
    3.1.1 生物免疫原理  21-22
    3.1.2 免疫PID控制原理  22
  3.2 P控制器设计  22-24
  3.3 本章小结  24-25
第4章 基于改进模糊免疫PID控制(一)的NCS  25-35
  4.1 引言  25
  4.2 控制器设计  25-26
    4.2.1 问题描述  25
    4.2.2 改进模糊免疫PID控制(一)结构  25
    4.2.3 控制器设计  25-26
  4.3 仿真设计与研究  26-34
    4.3.1 仿真设计  26-28
    4.3.2 仿真研究  28-34
  4.4 本章小结  34-35
第5章 基于改进模糊免疫PID控制(二)的NCS  35-47
  5.1 引言  35
  5.2 控制器设计  35-38
    5.2.1 问题描述  35
    5.2.2 控制器设计  35-36
    5.2.3 控制规则设计  36-38
  5.3 仿真设计与研究  38-46
    5.3.1 仿真设计  38-39
    5.3.2 仿真研究  39-46
  5.4 本章小结  46-47
第6章 两种改进算法对比研究  47-51
  6.1 引言  47
  6.2 问题描述  47
  6.3 仿真设计  47-49
  6.4 仿真研究  49-50
  6.5 结果分析  50
  6.6 本章小结  50-51
第7章 总结与展望  51-53
  7.1 总结  51
  7.2 展望  51-53
参考文献  53-56
硕士期间发表的论文  56-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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