基于预测控制的网络控制系统时延补偿方法研究

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1、南京理工大学硕士论文基于预测控制的咧络控制系统时延补偿方法研究摘要目前，网络控制已逐渐成为国际学术界研究的～个热点。针对网络控制系统存在的网络诱导时延这_基本问题，本文主要对其进行时延分析、系统建模和时延补偿控制器设计等三个方面的研究。首先，对具有时延的网络控制系统进行时延分析和建模。在考虑网络诱导时延的情况下，建立了系统离散情况的开环、闭环与开闭环模型，并绘出了网络控制系统的混杂系统模型。其次，研究了控制器为事件驱动时网络控制系统的时延补偿控制。在系统采样周期确定的情况下，得到了保证系统稳定的网络诱导时延上界；对具有固定时

2、延的网络控制系统，根据控制器节点驱动方式的不同，分别应用Smith预测控制器和最优控制方法进行时延补偿控制；而对具有随机时变时延的网络控制系统，应用d一步超前预测控制方法进行时延补偿控制。仿真算例验证了研究方法的有效性。最后，研究了控制器为时钟驱动时网络控制系统的时延补偿控制。通过最优控制方法对网络控制系统的输出时延进行时延补偿控制，并且利用广义预测控制算法实现了对网络控制系统的控制时延的时延补偿控制。仿真结果验证了控制器设计方法的有效性。关键词：网络控制系统，网络诱导时延，时延特性分析，建模，预测控制，最优控制竺坐坚堡主笙

3、苎——AbstractNowadays，networkedcontrolsystems(NCS)hasmotivatedconsiderableinterestincontrolcommunity．SincenetworkedinduceddelayisoneoftheimportantproblemsofNCS!analysis，modelingandcontrollerdesignfortimedelayinNCSarestudiedinthisthesis．Firstly,analysisandmodelingfort

4、heNCSwithnetworkedinduceddelayaleinvestigated．Undertheconsiderationofthenetworkedinduceddelay，weformulatethemathematicmodelsofNCSwithopen—loopandclosed-loopcontrolconfigurationanddesignopen—andclosed-loopcontronersfordiscretesystem，Furthermore．wealsogivethemathemat

5、icalmodelofNCSbyusingthehybridtheory．Secondly，controllerdesignofNCSfordelaycompensationisstu出edwhenthecondonerisclock—driven．AslongasthesamplingperiodofNCSisfixed，wecangettheupperboundofthenetworkedinduceddelaytoguaranteethestability．Under出eassumptionthattimedelays

6、areconstanLwecailcompensatethemthrou。曲Smithpredictivecontrollerandoptimalcontrolforthedifferentactuatordrivenmechanism．Wecallalsoapplythed-stepaheadpredictivecontroltocompensationofthestochasticvaryingtimedelayofNCS。Numericalsimulationdemonstratetheeffectivenessoft

7、heabovemethods．Finally,thetillledelaycompensationcontrollerisdesignedforNCSwhentheconm311erisevent—driven．Thr01]【曲theoptimalcontrolandgeneralizedpredictivecontrol，theontputdelayandthecontroldelayofNCSalecompensated．SimulationresultSshowthecontroHerdesigniseffective

8、．KeyWords：Networkedcon伍olsystems(NCS)，networkedinduceddelay，delayanalysismodding，predictivecontrol，optimalcontrolⅡ声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本