网络控制系统的时延补偿与控制器设计硕士论

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要摘要随着计算机技术的发展，控制系统与网络通信系统的集成成为控制网络技术研究的热点，为此提出了网络控制系统（NCS）。本文介绍了网络控制系统的工业背景和研究现状，重点介绍了网络时延问题的研究进展。分析了网络控制系统的时延产生原因及特性，根据采样时间的不同和驱动方式的不同进行了建模分析。根据不同的模型分析了固定时延、随机时延的补偿控制器设计。本文重点介绍了针对不确定时延采用Fuzzy-PID控制器的设计和仿真研究。在最后，介绍了一种Matlab环境下的实时控制系统仿真工具箱Truetime，给出了具有时延特征的网络控制系统的控制仿真结果。

2、关键词：网络控制系统，网络时延，时延补偿，Fuzzy-PID控制器ABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnology,someconsiderableattentionshavebeendirectedtotheintegratedcontrolsystemsandnetworkcommunicationcontrolsystem.SoNetworkControlSystem（NCS）isproposed.Inthisthesis，thepaperintroducestheengineeringbackgroundand

3、researchachievements,andfocusesontheprogressofnetworkdelay.Thecausesandthecharacteristicofnetwork-induceddelayareanalyzed.Accordingtothedifferentofsamplingtimeanddriveway,modelisbuiltandanalyzed.Dependingonthedifferentmodels,thecontrollerwiththecompensationaboutthefixedtimedelayandra

4、ndomdelaycontrolleraredesigned.ThispaperfocusesonusingFuzzy-PIDcontrolleragainstuncertaintydelaytodesignandsimulationtesting.Inconclusion，Simulinktoolbox，namedbyTruetime，basedonMatlabhasbeenintroducedinthispaper.AndthecharacteristicsoftheNCSsimulationresultsaregiven.LiuJian(ControlTh

5、eoryandControlEngineering)Directedbyprof.MaYongguangKEYWORDS：Networkedcontrolsystems,Network-induceddelay,Delaycompensation,Fuzzy-PIDcontroller50华北电力大学硕士学位论文目录目录中文摘要英文摘要第一章绪论11.1网络控制系统的发展与基本概念11.1.1计算机控制系统的发展11.1.2网络控制系统的描述31.2网络控制系统时延研究现状41.2.1NCS的数学模型的建立41.2.2NCS控制器设计方法51.3本文研究的出发点

6、与主要工作71.3.1目的和意义71.3.2研究内容8第二章具有网络诱导时延的NCS分析92.1引言92.2网络控制系统的采样技术102.2.1同步采样和非同步采样102.2.2时间驱动方式和事件驱动方式112.2.3多速率采样122.3控制网络与网络控制系统的时延分析122.3.1控制网络132.3.2网络控制系统的时延分析162.4小结18第三章具有网络诱导时延的NCS建模与控制193.1引言193.2具有网络诱导时延的NCS的数学建模193.3具有固定时延的NCS的控制器设计213.4具有随机时延的NCS的控制器设计223.4.1基于时延统计规律的随机控制

7、器设计233.4.2基于时变、有界时延的随机时延的补偿243.5小结26第四章Fuzzy-PID网络控制器设计274.1引言274.2模糊控制理论基础274.2.1模糊控制系统的组成2750华北电力大学硕士学位论文目录4.2.2模糊控制器原理284.2.3模糊控制器的输入输出变量304.2.4模糊控制器设计的基本方法314.3带PID的网络化控制系统314.4模糊补偿PID控制器设计324.5fuzzy-PID复合控制器设计334.6小结34第五章基于matlab/simulink的NCS仿真环境研究355.1引言355.2Truetime工具箱结构与功能355

8、.2.1计算机模块365