网络环境下倒立摆的控制

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1、单位代码：10293密级：公开专业学位硕士论文论文题目：网络环境下倒立摆的控制学号1210063035姓名崔红娜导师樊春霞副教授专业学位类别工程硕士类型申请全日制专业申请（领域）控制工程论文提交日期二零一三年三月ITheInvertedPendulumSystemControlBasedonNetworkEnvironmentThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByHongnaCuiSupervisor:Prof.

2、ChunxiaFanMarch2013IIIII摘要为了验证网络控制系统控制方法的可行性和实时性，体现控制理论和实际计算机网络结合的重要性，本文提出了基于网络环境的倒立摆起摆控制方法和稳摆控制方法。首先，对于起摆的控制方法，本文通过比较分析几种起摆控制的方法，采用了适合本文的能量起摆控制法。本文基于连续系统的能量起摆法，提出了离散系统能量起摆控制法。其次，对于稳摆的控制方法，本文不仅考虑了数据丢包问题，而且考虑了网络噪声问题。针对网络带有的数据丢包和网络噪声这两个问题，本文分别提出了离散网络控制系统的输出反馈控制法和H控制法。输出反馈控制法是考虑多重数据丢包问题而

3、设计控制器的方法，H控制法是考虑多重数据丢包及网络噪声问题而设计控制器的方法。多重数据丢包和网络噪声均存在于网络控制系统的传感器和执行器间及控制器和传感器间，假设丢包满足已知概率的Bernoulli分布，网络噪声都为能量有界的白噪声。采用线性矩阵不等式方法分别给出了输出反馈控制器和H控制器存在的充分条件，所设计的输出反馈控制器使得闭环控制系统达到均方渐近稳定，所设计的H控制器不仅使得闭环控制系统达到均方渐近稳定而且满足给定的H性能指标小于一个定值。最后仿真结果验证了该设计的可行性，证明了倒立摆的稳定性，并分析了丢包概率的不同和有无噪声对倒立摆系统的影响。最

4、后，通过分析比较网络体系结构客户端/服务器端模式和浏览器/服务器模式，采用了适合本文的客户端/服务器端模式的网络体系结构，并设计开发了基于该模式的网络控制平台。本文详细介绍了服务器端和客户端的设计过程，并成功进行连接通信。在通信过程中，由于要连续不断的进行实验需要传输大量数据，可能会由于网络故障带来数据丢包、网络噪声或者外界干扰的问题，因此需要将输出反馈控制法和H控制法运用到网络控制平台。通过点击软件界面的能量起摆控制、输出反馈控制器和H控制器按钮，运行起摆控制程序和稳摆控制程序成功的实现了网络控制倒立摆的起摆和稳摆，得到了网络控制倒立摆的实时控制效果，验证了网

5、络控制倒立摆的实时性。关键词:倒立摆，起摆控制，稳摆控制，客户端/服务器端，实时性IVAbstractInordertovalidatethefeasibilityandinstantaneityofnetworkcontrolmethods,toreflecttheimportanceofcombiningcontroltheoriesandpracticalcomputernetworkproblems.Thispapermainlystudiestheswing-upcontrolandbalancecontroloftheinvertedpendulumba

6、sedonthenetworkenvironment.Firstly,thispaperconcludesthemethodtoswing-uppendulumisbasedonenergyaftercomparatingandanalysisingseveralkindsofthecontrolmethodtoswing-uppendulum,andproposesthemethodtoswing-uppendulumbasedonenergyofthediscretesystemfromthemethodofthecontinuoussystem.Secondl

7、y,thispaperdirectlystudiesthebalancecontroloftheinvertedpendulumbasedonthenetworkenvironment.Itconsidersnotonlytheproblemofdatapacketdropoutsbutalsonetworknoise.ToputforwardthedesignoftheoutputfeedbackcontrollerandH-infinitycontrollerinthediscretenetworkcontrolsystembasedonthetwoprob