模糊控制在NCS时延问题中的应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文模糊控制在NCS时延问题中的应用研究摘要随着信息技术在工业各个领域的发展，自动化技术也正在面临一次深刻的技术变革。自动化技术已经从传统的基于本地的控制技术发展为基于通信以及网络互连的控制技术，继而诞生了网络控制系统。该技术的出现是具有非常深刻的影响的，但它同时也给传统的控制理论带来了新的挑战：网络诱导时延、数据包丢失、数据包的时序错乱等。本文针对网络控制系统中存在的随机延迟提出了新的基于模糊控制的提高系统性能的方法，并在此基础上，对该方法进行了探讨和研究。本文首先系统地概括了网络控制系统的发展历史并对各个阶段的控制系统进行了介绍，包括发展、

2、结构、特点以及组成。然后对现有的网络控制系统发展分析的基础上进行的提炼，概括了网络控制系统的基本现状。接下来本文分析了网络控制系统存在的主要问题，即网络随机时延，并对网络系统中的时延组成进行了分析，然后通过实例分析了这种时延对于控制系统存在的影响。本文的重点部分是研究在模糊控制规则下控制器的分析和设计。首先分析了具有模糊逻辑的PI控制器在具有随机网络时延的网络控制系统中的设计与实现。该控制算法可以分为部分调节以及完全调节两种方法，前者主要是对控制器的参数进行在线/离线的调节，后III上海交通大学硕士学位论文者则从控制器的参数以及模糊逻辑的成员函数属性两者进行在线/

3、离线调节。最后结合模糊PI控制器的设计和分析方法，新的改进型PI控制器，即高阶的PI控制器被提出。通过分析控制器时延的特征，提出了具有三阶以及更高阶的模糊PI控制器，通过仿真和对比，说明了该方法的有效性。同时结合实际指出了该控制器存在的不足。最后，在总结全文的基础上，给出论文研究过程中得出的若干思考和结论，展望了工业控制网络的发展，提出一些需要进一步深入研究的问题。关键词：网络控制系统，工业控制网络，随机延迟，非线性，模糊控制★本文的研究获得国家自然科学基金的资助（No.69984003）IV上海交通大学硕士学位论文APPLICATIONOFFUZZYCONTRO

4、LLERINNETWORKEDCONTROLSYSTEMWITHRANDOMDELAYSABSTRACTWiththedevelopmentofinformationtechnologyinvariouskindsofindustryfields,thecontroltechnologyisexperiencinganincisiveinnovation.Thecontroltechnologyhasdevelopedfromthetraditionaltechnology,basedonlocalinformation,intoakindofcontroltec

5、hnologybasedonnetworkconnection.Thiskindoftechnologyis,here,calledNetworkedControlSystems(NCS).Thistechnologyhasbeenprovedtoimpacttheindustrialfieldsgreatly.There'snofreelunchforthisbenefitbecausethenewtechnologybringsmanynewchallengeswithit,suchasnetworkinduceddelay,packetloss,disord

6、erofnetworkpacket,etc.ThispaperwillproposenewcontrolmethodbasedonFuzzylogictodealwiththerandomdelaysinNCS.Thenthediscussionandresearcharegiveninthefollowingpartsindetail.Atfirst,thehistoryofNCSisintroducedwitheachcontrolsystembeingdescribedsystematically,includingthedevelopment,struct

7、ure,characteristicandcomponents.ThenthepresentNCSisintroducedbriefly.ThesecondpartfocusesontimedelaysinNCS.ThefirststepisV上海交通大学硕士学位论文togiveanalysisofthedelays'component.Thenanexampleispresentedtoillustratetheimpactofdelays.Thecentrepartistoinvestigatethedesignandimplementationoffuzzy

8、contr