具有不确定延迟的网络控制系统的控制方法研究

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1、南京理工大学硕士学位论文具有不确定延迟的网络控制系统的控制方法研究姓名：王勇申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：向峥嵘20040216摘要V。624111本文以国家自然科学基金项目<<网络环境下的智能控制理论与方法研究>>为研究背景，在回顾目前网络控制系统设计研究现状的基础上，探讨了网络诱导延迟在小于一个采样周期和可以大于一个采样周期两种情况下的反馈控制器设计问题。分别考虑采用状态反馈和输出反馈控制方法设计了使网络控制系统鲁棒稳定的控制器，利用1．MI方法给出了闭环控制系统鲁棒稳定的充分条件和相应的控制器设计方法。最后展望了网络控制系统的

2、发展前景，指出今后有待进一步研究的理论与应用问题。关键词：网络控制系统，网络诱导延迟，鲁棒稳定，状态反馈，输出反馈ABSTRACTThisthesisisbasedontheproject“IntelligentControlTheoryandMethodResearchonNetworkedControlSystemrNcs)”whichisfundedbytheNmionalNaturalScienceFoundation．First．recentresearchprogressonnetworkedcontrolsystemareintroduce

3、dThen，thecontrollerdesignapproachofstatefeedbackandoutputfeedbackareproposedtostabilizeNCSwhennetwork—induceddelayislessthanonesampleperiodandmaybemorethanonesampleperiod，respectively．Byusinglinearmatrixinequality(LMI)approach，thesufficientconditionsofrobuststabilityforclosed—loo

4、pNCSandthecorrespondingcontrollersdesignmethodarepresented．Finally,theprospectofNCSandsomeissuesthatshouldbesolvedarepointedoutinthisthesis．Keywords：NetworkedControlSystem，NetworkInduceddelay,Robuststable，Statefeedback，OutputfeedbackIl硕士论文具有不确定延迟的网络控制系统的控制方法研究第一章绪论1．1网络控制系统及其产生背景

5、通常的控制系统采用的是点对点的连线结构。随着科学技术的发展，被控对象和控制系统日益复杂化，控制系统各部件间需要交换的信息越来越多，这种点对点结构的控制系统结构逐渐显示出一定的局限性，这主要表现在连接繁杂，维护、升级、改进控制系统比较困难。此外这种控制系统结构也不适合如模块化、分散化、综合诊断、维护快速简易和低成本等一些新的控制要求。计算机网络及通讯技术的飞速发展，为控制系统的网络化和智能化提供了实现可能性，同时也为自动控制技术带来新的挑战。目前已出现了将网络技术应用到控制领域的一些新的研究结果，其中最主要的一类问题就是研究通过网络传输信号的控制系统，即网

6、络控制系统(NetworkedContzlol跏stem，N6S)。在传统的点对点结构中，每个点的传感器到控制器的信号和控制器到执行器的信号都是在独立的回路中传输的。而在网络控制系统，每个点的传感器到控制器的信号和控制器到执行器的信号都是通过网络传输的，如图1．1所示。和传统的点对点连线方式相比，引入通讯网络具有明显的优势：如各节点间的物理连线相对简单；控制元件(传感器、控制器、执行器)的信号共享单个传输通道，安装成本减少，易于维护，增加了系统的灵活性。网络控制系统结构在上述方面弥补了传统控制系统存在的不足。图1．1网络控制系统结构图硕士论文具有不确定延

7、迟的网络控制系统的控制方法研究1．2网络控制系统的基本问题1．2．1网络类型目前，网络控制系统主要有三种典型的网络：gtherNet，DeviceNet和ControlNet。它们对延时和数据包造成的影响各不相同。(1)EtherNetgtherNet采用CSMA／CD(载波侦听多路访问／冲突检测)的机制来解决通讯线路之间的冲突。在CSMA／CD中，任何想发送数据的节点必须对线路进行侦听，确保线路是空闲的，然盾传送自己的数据。在传送数据之后，节点继续进行侦听，在整个数据传输过程中，节点检测线路上是否有指示冲突的高电压存在。当检测到冲突时，节点等待一段随机

8、长的时间，在线路清除后再重新发送数据。以太网传输速率很快，在网络低负荷的情况下，