(控制科学与工程专业优秀论文)通信信道受限的网络控制系

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1、摘要网络控制系统是一种全分布式、网络化的实时反馈控制系统，具有低成本、易维护性、高可靠性等诸多优势。由于信息通过网络进行传输，其不可避免地会遇到一些特殊的问题。通信信道受限的控制问题是由于网络带宽的有限和噪声信号的干扰限制通信网络的实时传输能力而产生的。此类问题的存在可能会降低控制系统的控制性能，影响系统的稳定性。因此，对网络控制系统屮通信信道受限情况下的控制策略问题进行研究具有重要意义。论文主要针对一类通信信道受限的多输入多输出网络控制系统，研究在有限通信系统资源下系统的建模、通信序列的选取以及控制器设计等问题，并就通信信道受限

2、对系统控制性能的影响进行仿真分析。其具体工作如下：针对任一时刻只允许部分传感器和控制器访问网络的情况，引入通信序列矩阵描述信道受限问题，分别建立了在“零控制”、“前次控制^情况卜的系统模型；在保证系统能控、能观的前提厂给出了周期性可行通信序列的选取原则，并设计出稳定的LQG最优网络控制器。仿真实例验证了方法的可行性及有效性。基于可行通信序列的选収原则，给出了系统最优通信序列的选取标准。并根据LQG最优控制问题的特点，将控制性能指标定义为不受限与受限情况下的目标代价函数的比值。通过大量的仿真实验研究了不同的通信信道受限程度、不同的受

3、限网络模型以及通信序列的选取对LQG最优控制性能的影响。进一步提出用预测法來估计信道受限所丢失的实时信息，建立“预测控制"情况下的系统模型，设计出稳泄的最优预测网络控制器，并通过仿真数例对算法可行性进行了验证。最后，针对学习机上搭建的无耦合二阶电路控制系统，将其与Netcon网络控制黠相连构建模拟网络控制系统屮通信信道受限的实验环境，对设计的控制算法进行实验研究。实验结果进一步证明了设计算法的正确性及可行性。关键词网络控制系统，通信信道受限，通信序列，LQG最优控制，最优预测控制，性能评估指标，Netcon控制器ABSTRACTN

4、etworkedcontr01system(NC；s)isaf!u11odistributedandnetworkedrea1・t•1mefeedbackcont:ro1systemwhichhassevera1adVantagesin1owc0st,easyma•1ntenance,h•1ghre1•1abi1ityandS00n•Duet0theuseofd•1gita1netW0rkstotransm■1tinf0rmat■10n.NCSsc0mesupagainsts0mespecia1p•roI)1emS•Bee:aiu

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6、ab•11•1ty•Theref•1s•1mp0rtantt0study0nc0ntr01strategypr0b1em0fnetw0rkedc0ntr01w•1th1•1m•1tedc0mmumayhceore,itsystemsnicationchanne1s.Formu1t•1p1eirLpUtSandmu1t•1p1eouitputsNCSswith1imitedc0mmun■1cationchannels,thesystemmod1ingthese1ect•10nc)fc0mmun•1cationsequences,th

7、edesignofthec0ntroi1erandtheeffeetsof1im•1tedcommunicationchanne1sonthecotr01Perf0rmancesarestud■1ed•Thema•1nwork1iesinthef0110w•1ngiterns：ForNCSswith1imitedchannelswhichareon1ypermitteds0me0fsens0rsandactuatorsaccesstonetworkstanyt■1mesystemmode1s0fthezer0controlandt

8、helastavai1ab1ecotr01arerespect•1velybu•11tbyintr0ducingc0mmun•1cationmatrixes.Basedonthecontr011ab•11•tyand0bserVab•11•1ty0