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网络控制系统若干问题分析与研究

作　者: 吴海建
导　师: 张广莹
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 网络控制系统网络诱导时滞数据包丢失线性矩阵不等式
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 98次
引　用: 1次
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内容摘要

随着计算机网络技术、嵌入式系统的发展,加之大规模集成电路带来的低廉硬件价格,使得基于网络环境的自动化控制系统成为一种新的应用趋势。在远程控制和复杂控制系统的客观需求下,网络控制系统的分析与综合迅速成为当前控制理论的研究热点之一。在传统的控制系统中引入网络作为信号传输媒介,同时也不可避免的带来网络时滞、数据包丢失等问题。这些问题的存在,不仅会降低系统的控制性能,甚至还可能会引起系统的不稳定。因此,在网络控制系统领域开展研究工作具有积极和重要的意义。首先,研究了不确定时滞网络控制系统的建模和控制问题。以电动舵机加载系统为被控对象,对网络时滞不确定系统进行了研究。设计了模糊PID控制器和模糊自整定PID控制器,并进行了仿真研究和分析比较。然后,分别研究了基于H∞控制的网络时滞和数据丢包系统设计。主要研究了两种情况下的NCS建模、稳定性分析和控制器设计问题,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了相应的状态反馈H∞控制器设计。保证闭环网络控制系统达到鲁棒渐近稳定,并通过仿真研究进行了验证。最后,介绍了Matlab/Simulink的实时仿真工具TrueTime工具箱,并通过该仿真工具箱研究了电动舵机加载系统的网络控制,分别采用PID、模糊PID和模糊自整定PID控制方法对时滞系统进行TrueTime仿真。建立了TrueTime仿真模型,并针对不同参数对系统性能造成的影响进行了对比。通过仿真曲线,说明了网络诱导时滞、数据包丢失率、通讯网络、数据传输速率、采样周期等因素对系统性能的影响。其后,在Truetime仿真环境下对第三章、第四章所设计的网络控制系统进行了仿真验证,仿真结果证明了控制系统设计的有效性。

网络控制系统若干问题分析与研究

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