网络控制体系之稳固性分析与控制形式研究

《网络控制体系之稳固性分析与控制形式研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、网络控制体系之稳固性分析与控制形式研究第1章绪论1.1引言这几十年新发展出来的控制系统就是网络控制系统，网络控制系统出现的根本就是计算机控制技术不断的发展和与广泛应用。1962年，出现了标志着进入计算机控制时代的计算机直接数字控制系统（DirectDigitalControlSystems,DDC).该系统应用的系统核心控制计算单元为数字计算机[1]。DDC注重的是在控制对象的过程中直接由计算机直接参与，传感器以及执行器的模拟量输入皆与数字计算机进行点对点的连接[2],DDC对数字计算机的优点（精度高、运算快、没有温漂等）进行了充分的应用，能够得到相对较好的控制性能，

2、为实现繁琐的算法提供了方便，可以就用一个数字计算机控制器来替代原来的对多个控制环路进行控制的多个模拟调节器，这样讲控制系统的成本大大的降低了[3]。和模拟调节器比起来，早期的这种计算机控制系统在性能方面有了很大提升，可是该控制系统在结构上依旧为集中式的控制系统。随着工业生产的需要，对生产过程中的要求更高，集中式控制系统当然不能使现实的要求得到满足[4]。数字计算机的性能以及科学技术的不断创新在社会的发展背景下逐渐提高，所以分布式控制系统在实际工业的生产中进行应用也就成为了可能。第一套集散控制系统（DistributedControlSystem,DCS)诞生于1975

3、年。集散式控制系统将一个控制过程分解成为很多个系统，一台计算机仅仅负责系统中某一部分的功能，主机对所有计算机进行协调，让几台计算机一起合作将控制过程完成，不像是早期的控制系统，仅仅用一台计算机对整体控制过程模式进行集中管理。分散控制，集中操作，分级管理，分而自治，综合协调为其设计的原贝

4、J[5]，如此一来，一个故障就不会对整个系统造成影响。二十世纪八九十年代，DCS被广泛的应用在我国的工业控制系统，并占据了主导的地位。集散控制系统，这种点对点结构的控制系统逐渐显示出一定的局限性，主要表现在连线繁杂[2]。此外这种控制系统结构也不适合如模块化、分散化等一些新的控制要求。

5、和集散控制系统相比，20世纪八十年代，开放式的分布控制系统现场，总线控制系统（Field-busControlSystem)作为一种先进的工业控制技术逐渐发展起来，其将封闭的专用协议转化为标准的开放性协议，该技术设备节点里包括数?字处理器，数字计算和通信的能力都很强，因此可以真正的将分布式控制系统实现。现场总线的三个明显特点是：幵放性、分散性、数字通信，将信息集中，控.制分散的思想充分的体现了出来。控制系统的规模在21世纪以后越来越大，对计算机网络、通信技术、科学的控制也随之逐渐发展并不断渗透，系统设备的成本不断降低，控制系统的结构日益复杂化，共享的网络资源也不断的丰

6、富，系统控制性能的要求也在不断提升，网络控制系统随之应运而生。1998年，马里兰大学G.C.I的一些基本概念，鲁棒控制理论及控制的基本概念等。2.1李亚普诺夫稳定性理论运动稳定性的一般理论，是俄国力学家A.M.李亚普诺夫（A.M.Lyapunov)在1982年发表的《运动稳定性的一般问题》论文中首先提出的[34]。这一理论把由常微分方程组描述的动力学系统的稳定性分析方法区分为本质上不同的两种方法，现今称为李亚普诺夫第一方法和李亚普诺夫第二方法。李亚普诺夫方法同时适用于多种系统，线性和非线性系统，时变和时不变系统，连续时间和离散时间系统。本文主要将李亚普诺夫稳定性理论应

7、用在非线性系统和连续时间系统。1.李亚普诺夫第一方法也称为李亚普诺夫间接法，属于小范围稳定性分析方法。第一方法的基本思路为，利用泰勒公式，将非线性自治系统运动方程在足够小邻域内进行展开，并导出一次近似线性化系统，再根据线性化系统的特征值在复平面上的分布来推断非线性系统在邻域内的稳定性。若线性化系统特征值均具有负实部，即所有特征值均分布在复平面的左侧，则非线性系统在邻域内稳定；若线性化系统包含正实部特征值，即至少有一个特征值分布在复平面的右侧，则非线性系统在邻域内不稳定；若线性化系统除负实部特征值外包含零实部单特征值，则非线性系统在邻域内是否稳定需通过高次项分析进行判断

8、。2.李亚普诺夫第二方法也称为李亚普诺夫直接法，属于直接根据系统结构判断内部稳定性的方法。第二方法直接面对非线性系统，基于引入具有广义能量属性的李亚普诺夫函数和分析李亚普诺夫函数导数的定号性，来建立和判断系统稳定性的相应结论。直接法概念直观，理论严谨，方法具有一般性，物理含义清晰。因此，1960年前后，当李亚普诺夫第二方法在被引入系统控制理论后，很快显示出其在理论和应用上的重要性，成为现代系统控制理论中研究系统稳定性的主要工具。同时，随着研究的深入，李亚普诺夫第二方法在领域和方法上也得到了进一步的拓展，如系统大范围稳定性分析、线性系统李亚普诺夫判据等