分数延时的网络控制系统的研究和设计论文

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1、分类号：UDC：密级：武易蔫毒净拨夫·擎硕士学位论文分数延时的网络控制系统的研究和设计TheResearchandDesignoftheNetworkedControlSystemwithFractionalDelay何召华指导教师姓名：申请学位级别：论文定稿日期：学位授予单位：学位授予日期：刘斌教授武汉科技大学信息科学与工程学院答辩委员会主席：评阅人：方康玲教授陈跃鹏教授谭思云副教授武汉科技大学研究生学位论文创新性声明㈨『

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5、JII㈣J『jI『舢IlY1944139本人郑重声明：

6、所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：j峰阵日期：2鱼噬研究生学位论文版权使用授权声明本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门(

7、按照《武汉科技大学关于研究生学位论文收录工作的规定》执行)送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。论文作者签名：指导教师签名：日期：叫限S。Ⅵ。武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要网络控制系统使用共享网络代替传统控制系统点对点之间的专线，安装和维护方便、成本低、资源共享等优势显现出来，广泛应用于远程医疗、远程教学、航空航天等领域。然而，由于网络的介入，数据在网络中传输，延时和丢包等是不可避免的。延时和丢包会降低网络控

8、制系统的控制性能，严重的会导致系统失稳，并使传统控制理论不再适用于网络控制系统。必须针对网络中的延时、丢包、和数据包错序等特性，设计新的控制策略。网络的延时通常是随机的，表现为采样周期的分数倍——分数延时(fractionaldelay)，本文把分数延时处理为两部分：小于一个采样周期的分数延时，附加一段时间使其成为一个采样周期；大于一个采样周期的分数延时等价于丢包。针对网络延时和丢包，以及数据包错序，提出预测序列控制(PredictiveSequenceControl，PSC)策略。利用预测控制的多步预

9、测，滚动优化和反馈校J下获取的控制率序列，被传送在前向通道上；为了保证反馈数据的完整性和连续性，传感器同时采样被控对象的输入和输出，组合一定长度的历史输入输出数据和时间戳为反馈序列，被传送在反馈通道上。由于在网络控制系统中，对象模型存在不精确的情况。然而最小二乘支持向量机具有良好逼近能力和泛化能力，可以用来预测模型误差，进而补偿预测模型的误差，并结合PSC策略进行设计。在文章的结尾，理想网络仿真工具箱TrueTime被用来搭建平台。针对网络系统的双向通道同时存在延时、丢包和数据包错序，分别对基于精确模型

10、的PSC和基于最d'--乘支持向量机模型误差补偿的PSC进行仿真和验证。仿真表明，即使在丢包率很高的情况下，基于精确模型的PSC也能取得很好的控制性能，基于最小二乘支持向量机模型误差补偿的PSC具有较好的控制性能。关键词：网络控制系统；预测序列控制；反馈序列；最小二乘支持向量机；TrueTime工具箱第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractNetworkedcontrolsystemsemployssharednetworkinsteadofprivatelinesamongpoint．to．p

11、ointnodesinthetraditionalcontrolsystems．Severaladvantagessuchaseaseofinstallationandmaintenance，reducedcost，resourcesharingemerge，resultinwildapplicationinfieldsofremotemedicaltreatment，remoteteaching,aircraftandspacecraftandSOon．However,becauseoftheintr

12、oductionofnetwork，delayandpacketdropoutareinevitablewhendatatransmitsOVerthenetwork．DelayandpacketdropoutCandegradethecontrolperformanceofthenetworkedcontrolsystems，evendestabilizethesystem，andmaketraditionalcontroltheoryu