基于网络的运动控制系统预测控制研究-论文.pdf

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1、第33第1期计算技术与自动化V01．33，NO．12014年3月ComputingTechnologyandAutomationMar．2014文章编号：1003—6199{2014)01—0033—04基于网络的运动控制系统预测控制研究周海翔，尹洋，陆罡。(1．太原钢铁集团有限公司热连轧厂，山西太原030003；2．海军工程大学电气工程学院，湖北武汉430033；3．海军青岛航保修理厂山东青岛266071)摘要：针对一类基于网络的运动控制系统中存在的时延和丢包问题进行研究。对于网络运动控制系统存在数据时延和丢包的情况，建立网络运动控制系统模型。在此模型下，对预测函数控制算法

2、进行分析，设计了预测函数控制产生器和数据延时预测补偿器，并研究相应的补偿策略。仿真分析表明算法的合理性和有效性。关键词：网络运动控制系统；预测控制；数据包预测补偿中图分类号：TP273文献标识码：AResearchonNetworkedMotionControlSystemsBasedonPredictiveControlZHOUHai—xiang，YINYang，LIUGang(1．TaiyuanironandSteelGroupCo．，Ltd，HeatContinuousRollingM

3、l1，Taiyuan030012，China；2．CollegeofElectric

4、Engineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China；3．NavalQingdaoNavigationGuaranteeRepairPlant，Qingdao266071，China)Abstract：Thenetworkdelayandpacketlossesproblemofnetworkedmotioncontrolsystemsisinvestigatedinthispa—per．Whennetworkdelayandpacketlossesoccurinnetworkedmotioncontrolsys

5、tem。thenetworkedmotioncontrolsystemmodelisestablished．Underthismodel，basedonpredictivefunctionalcontrolarithmetic，predictivefunctionalControllerandpacketpredictivecompensatoraredesigned．Thecorrespondingcompensationstrategyisresearched．Thesimulationre—sultsaboutmotioncontrolsystemsillustrate

6、thattheproposedschemeiseffective．Keywords：networkedmotioncontrolsystems；predictivecontrol；packetpredictivecompensator稳定，给网络化运动控制系统的设计带来了很多困1引言难，逐渐成为运动控制系统研究的热点问题。文献[3，4]采用增益调度的方法完成了基于网网络控制系统(NCS)是通过通信网络形成的络的直流电机运动控制；文献[5，6]利用预测控制闭环反馈控制系统[】]。基于网络的运动控制系方法来研究网络化直流电机伺服控制；文献E73则统将实时网络纳入闭环形成反馈控制系

7、统，因而具采用滑模变结构控制方法对网络伺服电机运动控有成本低廉、控制分散、易于扩展与集成、维护与故制系统的鲁棒性问题进行了研究。障诊断简易等优点；但通信网络的引入使得控制系本文基于预测函数控制算法设计基于网络的统出现了许多新的有待于解决的问题，包括网络诱运动控制系统控制策略，来减小时延对控制系统性导时延、数据包丢失、通信受限等。网络延时、丢包能的影响。的存在降低了系统的控制性能，甚至引起系统的不收稿日期：2013～08—02基金项目：国家自然科学基金资助项目(51177168)作者简介：周海翔(1973一)，男，山西太原人，工程师，学士，研究方向：自动化制造(E—mail：r

8、eeyan@163．corn)；尹洋(1979)，男，湖南长沙人，讲师，博士，研究方向：网络化监测与控制。计算技术与自动化为折算到电动机轴上的转动惯量；C，C分别为电2一类网络运动控制系统模型动机在额定磁通下的转矩常数和电势常数；I为电某网络直流伺服电机的控制框图如图1所示。枢电流；I。为负载电流；∞，0为电动机的角速度和其中K为PWM功率放大器的放大倍速；R为电角位移；E为电动机的反电动势Ⅲ。枢回路总电阻；T为电枢回路的电磁时间常数；J一20图1基于网络的运动控制系统控制框图将看作系统控制器端输出控制