【摘 要】
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所谓网络化控制系统,就是指通过计算机网络和总线将传感器、执行器和控制器单元作为网络节点连接起来共同完成控制任务的闭环反馈控制系统。随着计算机网络的广泛使用和网络技
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所谓网络化控制系统,就是指通过计算机网络和总线将传感器、执行器和控制器单元作为网络节点连接起来共同完成控制任务的闭环反馈控制系统。随着计算机网络的广泛使用和网络技术的不断发展,控制系统的结构正在发生变化。使用专用或公用计算机网络代替传统控制系统中的点对点结构,实现传感器、控制器和执行器等系统组件之间的控制信息可以相互传递的系统,即网络化控制系统的研究正在迅速成为当前国际控制领域的一个前沿课题,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。它与传统的控制系统最大的区别在于:在网络控制系统中,网络通讯将成为控制系统的一个重要环节。由于网络传输中存在传输时延,并且这些时延通常具有不确定性和时变性,另外还存在传输数据时序的错乱和丢失等现象,这些都使得系统不再具有定常性和确定性。上述两个方面对控制理论的研究提出了新的挑战和发展机遇。
首先,对具有时延的网络控制系统进行时延分析和建模。在考虑网络诱导时延的情况下,建立了系统离散情况的开环、闭环与开闭环模型,并给出了网络控制系统的混杂系统模型。
其次,构建一个关于更新时间h及它的模型和对象的参数的检验矩阵的特征值,得到系统稳定的充要条件。分析长延时网络控制系统的3种情况,建立相应的数学模型设计了基于观测器的反馈控制器。
最后,针对存在时变时延的网络控制系统,在一定假设条件下,基于分离性原理讨论了状态观测器和状态反馈控制器的设计方法。状态观测器通过在开环预测和闭环预测间切换以补偿延时的影响。在此基础上利用预测状态作为控制器的输作为控制器的输入,设计了具有圆盘区域极点的约束的状态反馈控制器。最后以线性矩阵不等式可行解的方式分别给出了控制器和观测器的构造方法。
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