基于模型的网络化输入多率采样控制系统研究

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1、兰州I理工大学硕士学位论文摘要随着计算机和网络技术的迅速发展，数字控制和网络化控制已成为现代工业控制的必然选择，其应用也日益广泛。本文主要研究了基于模型的网络化输入多率采样控制系统的建模、分析与控制问题。首先，简要介绍了网络控制系统的产生及其特点，扩充和完善了网络控制系统中的基本问题，综述了网络控制系统的国内外研究现状。其次，研究了基于模型状态反馈的网络化输入多率采样控制系统的建模、分析与控制问题。首先介绍了网络控制系统中数据包的传输情况以及基于模型结构方法的基本思想，并针对四种不同拓扑结构的控制网络分析了网络时延的性能，进而给出了统一的数学模型；然后，提出了基于状态预测的具有时

2、延补偿功能的状态反馈控制器的设计方法，并针对完美传输、延时传输及时变传输三种数据传输策略，分别研究了控制系统的稳定性问题；最后分析了模型误差对最大通讯间隔的影响；仿真结果表明了设计及控制方法的正确性和有效性。随后，对基于模型输出反馈的网络化输入多率采样控制系统进行了建模、分析和控制。首先建立了完美传输、延时传输情况下系统的数学模型；接着提出了具有时延补偿功能的预测控制器的设计方法，给出了离散域的网络化输入多率采样控制系统全局指数稳定的充要条件：最后分析了模型误差对最大通讯间隔的影响，并用仿真例子进行了验证。论文最后一部分对本文的主要贡献进行了总结，指出了网络化输入多率采样控制系统

3、中有待进一步研究的问题。关键词：基于模型的网络控制系统，网络时延，输入多率采样，通讯间隔，状态反馈，输出反馈兰州理工火学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofthecomputerandnetworkteclmology，digitalcontrolandnetworkedcontrolaretheconsiderablechoiceinthemodemindustrycontr01．Themodeling．analysisandcontrolofthemodel．basednetworkedcontr01systems(NCSs)with

4、multi-rateinputsamplingarestudiedinthisdissertation．Firstly,t11edevelopmentandsomefeaturesspecifictoNCSsareintroduced．Somebasicproblemsandrecentadvancesinresearcharediscussedindetail．Secondly，themodeling，stabilityanalysisandcontrollerdesignonmodel-basedstatefeedbacknetworkedcontrolsystemsares

5、tudied．ThetransmissionofdatapacketinNCSsiSanalyzedandthebasicconceptofmodel．basedstructuremethodologyiSintroducedinthisthesis．ThedescriptionofnetworkdelaysincludingcharacteristicsandeffectsarealSOcoveredandtheuniformedmathematicmodelsforNCSswithfoUrdifferentstructuresarederived．Furthermore，th

6、econtrollerbasingonstatepredictionandcompensatingtimedelayiSdesigned．Su伍cientandnecessarystabilityconditionsforsysternswithdlfferenttransmissionpoliciessuchasperfecttransmissions，delayedtransmissionsandtime—varyingtransmissionsareobtainedassimpleeigenvaluetestsofcertaintestmatrices．Andintheen

7、d．effectsofmodelerrorovermaximumcommunicationintervalareanalyzed．Numericalexamplesshowthefeasibilityande历ciencyoftheproposedme山ods．Thirdly,themodeling，analysisandcontrolofthemodel．basedoutputfeedbacknetworkedcontrolsystemsarestudied．Themathem