学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

网络化控制系统的延迟补偿研究

作　者: 李珍
导　师: 张海涛
学　校: 河南科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 网络控制系统网络诱导时延 Smith补偿器不完全微分先行PID算法模糊免疫PI控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 52次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

伴随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展,传统的控制结构因其模块性和集成性受到限制,网络控制系统(Networked Control System,简称NCS)应运而生并在各行各业得到广泛应用。它与传统点对点式的控制系统的最大区别在于控制系统的各职能设备(传感器,控制器和执行器等)分布在不同的地域空间,通过网络实现各个节点之间的数据和信息的交换,并且各节点具有计算、分析、处理和通信的能力。NCS具有成本低、可靠性高、安装简单、可实现远程操作与控制、便于实现系统诊断和维护等优点。虽然网络化控制有诸多优势,但是在系统中插入通信网络使得信息的传输需要耗费一定的时间,因此网络中的时延问题是不可避免的。网络时延的存在增加了分析和设计网络控制系统的难度,降低了系统的控制性能,甚至可能破坏系统的稳定性。所以,减小系统的网络时延或对网络时延做出补偿对提高控制系统的性能有积极的意义。首先,本文分析网络控制系统中时延产生的原因、特性并建立系统模型,利用Lyapunov函数推导出使得系统指数稳定的充分条件。之后分析存在于通信网络的数据丢包的产生机理并建立等效模型,结合异步动态系统指数稳定的定理和推论得出保证具有数据丢包的网络控制系统指数稳定的条件。其次,本文在MATLAB/Simulink仿真环境下以一直流电机模型为被控对象分析网络时延对系统稳定性和动态性能的影响,并用Smith补偿器对时延进行补偿,初步解决时延对网络控制系统的影响。考虑到Smith补偿器是基于精确的数学模型,为克服模型变化给系统带来的影响,采用预估补偿和不完全微分先行相结合的控制方法,实现网络控制系统的时延补偿。然后,考虑到网络离散的特性,利用SimEvents离散时间仿真工具箱建立较符合实际网络情况的网络模型并结合Simulink工具箱构建新的网络控制系统模型,并采用Smith补偿器结合模糊免疫PI控制的方法,根据控制量的变化对PI控制器参数进行调节,通过选择合适的参数,有效地改善系统的控制性能。仍以直流电机为被控对象进行仿真研究,仿真结果表明该方法能够有效地改善系统的动态性能和稳态性能。

网络化控制系统的延迟补偿研究

内容摘要

全文目录

相似论文