网络控制系统的滑模预估变结构控制器设计及性能优化

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1、浙江工业大学硕士学位论文摘要随着控制系统规模的日益扩大，进入2l世纪的控制系统将以网络为主要特征。在自动化与工业控制中需要更深层次地渗透通信与网络技术。网络控制系统是当今自动控制界一个新兴的熟点研究课题，对该课题开展研究具有重要的学术价值和应用前景。网络控制系统具有以下突出优点：减少了安装，维护的费用，增强了系统的模块性、灵活性、扩展性、可靠性。可以实现资源共享，实现远程操作与控制，具有高的诊断能力，系统各组件(传感器，控制器，执行器)之间可以通过网络交换信息。但控制系统中由于网络的引入，不可避免地带来以下问题：(1)信息的传输延迟，通常是随机的

2、，而且常常是大于一个采样周期的。(2)由于网络传输的不可靠性，网络控制系统还有丢失信息包的现象发生。(3)受网络带宽和数据包容量的限制，多通道传输是不可避免的。(4)并不是所有的传感器／执行器都能同时使用网络，这也就决定了除了控制算法外，还需要一个调度算法来决定在一个时刻哪个传感器，执行器可以通过网络送出i接收数据。一个单纯的控制问题，现在变成一个控制问题和调度问题的耦合。基于上述考虑，本文对网络控制系统做了一定的研究，主要工作是针对由于网络引入控制系统后出现时滞、网络诱导噪声、及数据包丢失情况下，对一类对象是快变的网络控制系统，将滑模预估变结构

3、控制器的设计方法引入到它的控制器设计中，设计出了性能较好的控制器：同时考虑了如何优化网络控制系统的性能。取得以下主要成果：(1)对网络控制系统的研究现状做了一个比较详细的综述。(2)将滑模预估的方法引入到网络控制系统的控制器设计中，设计出的控制器可以用来处理长时滞，克服满足匹配条件的扰动和一定的数据包丢失。浙江工业大学硕士学位论文f3)设计出了测量基于以太网的网络控制系统的时滞的实验，通过该实验，得出了基于以太网的网络控制系统的时滞特性。f4)为了减少网络控制系统中的通信量，考虑在控制器上利用对象的信息，通过仿真实例说明可使系统稳定的采样周期大大

4、增加，表明这种方法从本质上有助于解决网络控制系统通信受限的问题。(5)为了在网络控制系统的软件中利用MATLAB的算法，阐述了在VC中如何利用DLL集成MATLAB算法的方法，并给出了应用实例。关键词：网络控制系统，滑模控制，动态链接库，时间延迟，调度，性能优化·Ⅱ-浙江工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeincreasingofthesizeofcontrolsystems，thenetworkwillplaymoreandmoreimportantroleinthecontrolsystems．Thereisaneedforin

5、filtratingthetechonologyofcommunicationandnetworkintheindustrycontr01．nenetworkedcontrolsystemisanewresearchdomainintheautomation．Theresearchonthenetworkedcontrolsystemsisofimportantacademicandapplicablevalues．NCShasthefollowingoutstandingadvantages：reducingtheinstallationand

6、maintenancefec，enforcingthemodularity,flexibility,expansibilityandreliabilityofthesystem，realizingresourceshareandlong-rangemanipulationandcontrol，havingthegoodabilityofdiagnosis，exchangingtheinformationinmodules(sensor,controller,actuator)ofthesystemthroughnetwork．Becausethe

7、networkhasbeenintroducedinthecontrolsystems，somenewproblemsappear,traditionalcontroltheoryincludingstabilityhastoberesearchedagain，thefollowingproblemisinevitable：(1)Thedelayoftransferringtheinformationisoftenrandom．Furthermore，thedelayisoftengreaterthanasamplingperiod．(2)Bec

8、auseoftheundependabilityofnetworktransfer,thereisadropoutinNCS．(3)Be