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受通信约束的网络控制系统的量化控制研究

作　者: 白浩亮
导　师: 杜大军; 周文举
学　校: 上海大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 通信约束 异构网络 多通道 量化 稳定性
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
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内容摘要


网络技术、通信技术、计算机技术的快速发展，以及智能传感器和执行器的大量使用，使得控制系统的结构和运行方式发生改变，产生了通过网络传输测量和控制信号的网络控制系统(networked control systems, NCSs)，并已逐步应用于冶金、电站和航天等领域。然而，网络的引入也不可避免地产生网络不确定性因素/网络性能参量(网络诱导延时、数据丢包和数据包错序等)，特别是多通道和异构网络多通道带来的网络不确定性因素导致控制系统性能下降、甚至不稳定。因此，本文考虑单种类型网络（有线或无线网络）环境下的单通道和多通道网络不确定性因素、异构网络（有线与无线网络）环境下的多通道网络不确定性因素、以及被控对象存在参数摄动等问题，研究了融合网络不确定因素的NCSs的建模、量化器、控制器和观测器设计、系统稳定性等，主要工作概括如下：1)研究了单种网络环境下单通道网络控制系统的量化控制问题。在前向和反馈通道分别采用对数量化器对信号进行量化，运用两个伯努利分布来分别描述前向和反馈通道的数据丢包，设计了基于状态观测器的状态反馈控制器，在此基础上建立了闭环系统的增广模型，给出了使得该闭环系统指数均方稳定的充分条件和控制器设计方法。2)研究了多通道网络环境下的网络控制系统量化控制问题。在每个通道采用对数量化器来量化测量数据，将量化误差等同为扇形有界的不确定，将每个通道存在的网络不确定因素统一归纳为数据包错序，并给出了解析描述公式，然后建立了带有多通道数据包乱序和量化的马尔科夫跳变系统综合模型，给出了使得系统随机稳定的充分条件，建立了量化密度、网络性能参量和系统稳定性之间的关系，进一步将所得结论推广到包含参数不确定性的多通道网络控制系统。3)研究了多通道异构网络控制系统的量化控制问题。为了减小数据传输负担以节约网络带宽，在测量信号进入每个网络通道前首先对其进行量化。然后采用不同的马尔科夫链来分别描述多通道无线/有线网络产生的网络诱导延时，建立了融合多通道异构网络特性和量化的马尔科夫跳变系统模型，给出了在给定量化和最大网络诱导延时参数情况下闭环系统随机稳定的充分条件，进一步推广到带有参数不确定性的多通道异构网络控制系统。仿真结果验证了所提方法的有效性。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 课题的研究背景及意义  12-15
  1.2 国内外研究进展与现状  15-19
    1.2.1 网络控制系统的基本网络特性  15-16
    1.2.2 单种类型网络环境下单通道网络控制系统的量化控制研究  16-17
    1.2.3 单种类型网络环境下多通道网络控制系统的量化控制研究  17-18
    1.2.4 异构网络环境下网络控制系统的量化控制研究  18-19
  1.3 本文的主要工作和特色  19-20
  1.4 章节安排  20-22
第二章 基于状态观测器的网络控制系统的量化控制研究  22-32
  2.1 引言  22-23
  2.2 问题描述和建模  23-25
  2.3 主要结果  25-29
  2.4 数值仿真  29-31
  2.5 小结  31-32
第三章 带有多通道通信约束的网络控制系统的量化控制研究  32-46
  3.1 引言  32-33
  3.2 问题描述和建模  33-36
  3.3 主要结果  36-41
    3.3.1 多通道网络控制系统的随机稳定性分析  36-40
    3.3.2 具有参数不确定性多通道网络控制系统随机稳定性分析  40-41
  3.4 数值仿真  41-45
  3.5 小结  45-46
第四章 带有异构网络约束的网络控制系统的量化控制研究  46-61
  4.1 引言  46-47
  4.2 问题描述和建模  47-51
  4.3 主要结果  51-58
    4.3.1 多通道异构网络控制系统的随机稳定性分析  51-56
    4.3.2 带有参数不确定性的多通道异构网络控制系统稳定性分析  56-58
  4.4 数值仿真  58-60
  4.5 小结  60-61
第五章 结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-69
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文和奖励  69-70
作者在攻读硕士学位期间所作的项目  70-71
致谢  71

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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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