网络控制系统的延时分析与滑模控制器设计

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1、东北大学硕士学位论文摘要网络控制系统的延时分析与滑模控制器设计摘要本文的主要内容为带有传输延时的网络控制系统的控制策略研究。网络控制系统(NetworkedControlSystems)是通过实时的网络构成闭环的反馈控制系统，是一种完全分布式、网络化实时控制系统。网络控制系统是20世纪90年代兴起的控制理论发展中的新课题。从结构上看网络控制系统的特点是各控制装置(如传感器、控制器和执行器)直接作为网络接口和通信网络相连，从而提高了设备之间的数据传输速度，使不同地点的用户实现资源共享和协调操作。网络

2、控制系统广泛应用于自动化制造工厂、电厂、机器人、高级航天航空器和电气化运输工具。这种网络化的控制模式具有信息资源共享、减少连线、易于扩展、易于维护、高效灵活、可靠性高等优点。但由于网络中的信息源很多，信息的传送要分时占用网络通信线路，而网络的承载能力和通信带宽有限，必然造成信息的碰撞、重传等现象的发生，使得信息在传输过程中不可避免地存在延时。因此，就网络控制系统中的传输延时控制策略的研究显得尤为重要。基于上述考虑，本文主要对网络控制系统不同类型的延时进行了分析和总结。同时，针对由于网络引入控制系统

3、后出现网络诱导延时情况下，采用滑模变结构控制的方法，设计出性能较好的控制器。首先，介绍了网络控制系统的概念和特点、网络诱导延时的产生和影响，以及网络控制系统目前的研究现状：其次，对于有关网络控制系统中存在的延迟对系统的稳定性及其它性能的消极影响及补偿方法，做了较系统的分析。把系统按其延迟大于或小于一个采样周期，定常或时变，确定或随机的不同性质进行分类。并对相继时刻的随机延迟相互独立或者条件相关的不同特点进行了讨论。然后，采用了滑模变结构控制的方法来解决系统状态延时(即传感器到控制器)问题，对状念延

4、时系统提出了一种补偿策略，根掘这种方法设计出的滑模控制器对参数摄动和外部干扰具有鲁棒性，从而保证了网络控制系统的鲁棒稳定性。同时，针对网络控制系统中传感器到控制器延时和控制器到执行器的延时问题，设计出了性能较好的滑模变结构预估控制器。最后，展望了网络控制系统理论的发展lj{『景，并指出了今后的研究方向。关键词：网络控制系统，网络诱导延时，延时分析，滑模变结构控制．II．东北大学硕士学位论文AbstractTime-delayAnalysisandSlidingModeControllerDesig

5、nforNetworkedControlSystemAbstractThisthesisisconcernedwithstudyingthecontrolschemefornetworkedcontrolsystemswitIlnetworkinducedtime—delay．Networkedcontrolsystemsarefeedbackcontrolsystemswhereinthecontrolloopsareclosedthroughareal—timenetwork．NCS(netw

6、orkedcontrolsystem)hasbeenanewtopicincontroltheorysince1990s．Itiswithacompletelydistributedstructurewhereallthecontrolapplications(e．g．Sensors，controllersandactuators)areconnectedtocommunicationnetworksdirectly．Thestructureisexploitedtoenhancedatatran

7、smittingvelocity,makesallusersindifferentplacessharetheresourcesandco—operation．Networkedcontrolsystemscanbefoundinindustrialautomation，buildingautomation，powerplant，robot，intelligentvehiclesystems，advancedaircraftandspacecmft．Thiskindofnetworkedcontr

8、olmodehasmanyadvantages，suchassharinginformationresources，simpleandfastactuation，smallvolumeofwiring，powerfulconfiguration，powerfulsystemdiagnosisandmaintenance．However,whenthedistributedapplicationsareimplementedoverthecontrolnetwork，itwillre