网络环境下系统控制和规则的研究

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1、Oct.2006,Volume3,No.10(SerialNo.23)通讯和计算机JournalofCommunicationandComputer,ISSN1548-7709,USA网络环境下系统控制和规则的研究*王汉江，李璋（湖北大学物理与电子技术学院，湖北武汉430062）摘要：网络化控制系统正成为控制领域的新热点。控制和规则的建立，是网络化控制系统研究中的一个十分令人关注的问题。本文就目前国内外关于网络化控制系统控制和规则领域的前沿研究情况，择其主要文献资料，做了一个综合的论述。同时提出了今后网络化控制系统的研究方向。关键词

2、：控制；网络；规则LQR控制器是控制系统中用的比较广泛的一1.引言种最优控制器。文献[1]针对图1的网络化控制系统，考虑到系统延迟的因素，设计出了一种延迟LQR闭环回路用网络实现连接的控制系统被称为控制器，并给出了性能比较结果，证明了其优越的网络化控制系统。与传统的采用点到点连接方式的性能。控制系统相比，网络化控制系统具有低开消、高可2.2在线延迟估计控制器设计靠、易维护和连线等优点。网络化控制系统中控制对于时变延迟的网络化控制系统，如果能够事器和控制规则的研究，是目前控制界的热点之一。先估计出网络中的延迟，然后再根据在线估计出的本

3、文将对国内外在此方面的一些重要成果和研究网络延迟设计出控制器的参数。那么其系统性能参进展进行详细介绍。数将会得到大大改善。文献[2]，针对图1结构的时变网络化控制系统，给出了这种LQR控制器设计的思路。2.3鲁棒控制器的设计网络化控制系统在建模时，应该考虑到扰动和不确定性因素。因此也有很多文献研究了网络化控制系统中鲁棒控制器的设计问题。其中文献[3]给出了无记忆状态反馈H¥控制器设计的定理。图1网络化控制系统结构当然，还有很多关于其它类型控制器的设计研究。如文献[4]就针对网络化控制系统模型1设计模2.网络化系统中控制器的研究糊控制

4、器，并进行了实验；文献[5]研究了网络化控制系统中PID控制器设计和参数改进的方法，并给在控制系统中引入网络对系统性能的影响是出了随机控制规则设计的思路；文献[6]针对带宽限信号在网络传输中会存在延迟，因此大多数文献在制的网络化控制系统，给出了以高斯函数为基础的设计网络化控制系统的控制器时，都会尽量考虑延神经网络控制器的设计方法。迟对性能影响的因素。2.1延迟线性二次型最优控制器（LQR）【作者简介】王汉江（1951-），男，工程师；研究方向：控制网络。李璋（1976-），男，讲师；研究方向：自动控制。75网络环境下系统控制和规则的

5、研究如果在控制节点能够通过状态观测器估计出3.网络规则的研究传感器节点的状态值，那么就可以大大减少系统对网络带宽的占用。其难点就是观测器的设计问题，网络化控制系统是一门交叉学科，它既涵盖控因为这需要考虑外部扰动、模型不确定性和观测器制也包含网络。因此有很多文献从网络传输协议和收敛等因素。文献[11,12,13,14]针对这方面做了许多数据编码规则的角度，对网络化控制系统进行了研有益的探索，设计出了许多可行的观测器（例如卡究，并得出了很多很好的结论。尔曼滤波器），并且证明了这些观测器稳定的条件，3.1网络最大允许延迟的研究对这些系统运

6、行的结果进行了仿真。所得出来的结如果能够得到使得系统稳定的最大允许网络论具有很强的理论和应用价值。传输延迟，那么就可以利用它来减少网络化控制系统对网络带宽的占用。文献[7，8]对此做了深入的3.5TOD传输协议网络中的传输控制协议有很多，但在网络化控研究。文献[7]提出了一种新的获得网络化控制系统制系统中用的比较多的协议是G.C.Walsh提出的中最大允许传输延迟的方法。该方法是用线性二次TOD网络传输控制协议。文献[15,2,16]对该协议做型不等式的形式给出，其得出的结论较其它方法而了深入的阐述和研究，该协议的特点是当有多个节言

7、具有更小的保守性。以此为基础，文献[8]有专门点的待传输数据去竞争网络拥有权时，只有一个节根据最大允许传输延迟设计了网络数据传输规则。点可以获得网络，而所有那些失去网络拥有权的节该规则可以处理三种类型的数据（周期性数据、随点便抛弃其本时刻的数据包。这种协议的优点是可机型数据和消息），并且保证数据传输的实时性，以大大提高网络带宽的利用率，减小信号在网络中最大限度地减少了网络带宽的占用。的等待延迟，从而提高系统的性能。文献[17]同时3.2优先编码规则的研究还给出了该协议应用的实验结果。网络化控制系统中待传输的信号很多，为了避3.6RM

8、传输控制协议免出现网络拥塞，应该对所有的待传输信号进行优RM指的是速度单调传输控制协议，由Liu和先级排序。排序的方法有很多，对系统的影响也不Layland首次提出。文献[18]对传输控制协议做了详尽相同。文献[9]提出了一种根据误差