具有访问约束和时延的网络化控制系统研究
随着控制技术、计算机网络技术及通信技术快速发展，网络化控制系统的研究近年来受到广泛关注。与传统控制系统相比，网络化控制系统可以减少系统布线、便于扩展和维护、降低成本等优点，从而使网络化控制系统在许多领域成功应用。如自动驾驶系统、运输系统、远程监控和数据采集系统等。在网络化控制系统中，控制器通过通信网络与传感器和执行器等系统组件交换数据。由于网络通信带宽的限制，在每个采样周期内只有一些传感器和执行器可以获得与远程控制器通信的网络资源，这称为介质访问约束。在信号传输过程中，不可避免存在网络诱导时延。由于介质访问约束和时延的存在，导致系统性能下降甚至不稳定。 首先介绍了选题的目的和意义，讨论了网络化控制选题的一些基本问题，回顾了网络化控制系统的研究现状，并分析了目前存在的问题与不足。然后针对存在网络诱导时延和通信受限的网络化控制系统，基于提升技术、最优控制和切换系统理论，对网络化控制系统进行了较为系统的研究，主要内容如下： 针对一类具有访问约束的线性定常网络化控制系统，采用提升技术将其建成一个集控制和通信一体的网络化系统模型，根据卡尔曼滤波理论进行了最优状态估计，再借助最优控制理论方法设计满足二次型性能指标的最优控制器使系统镇定。最后通过Matlab仿真验证所提策略的有效性。 基于随机事件驱动通信具有随机时延的网络化控制系统，研究其中的最优控制器的设计问题。首先，将具有随机时延的连续网络化控制系统离散化；然后根据控制器与执行器/传感器的随机通信机制将系统建模为线性马尔可夫跳变系统。其次，基于随机最优控制理论设计满足二次型性能指标的最优控制器，实现了网络化系统的镇定控制；最后，该方法的正确性和有效性通过Matlab仿真验证。 最后对全文工作进行总结，并针对网络化控制系统的未来研究方向做出展望。
网络化控制系统;介质访问约束;网络诱导时延;卡尔曼滤波;最优状态估计
兰州理工大学
硕士
控制理论与控制工程
祝超群
2019
中文
TP273
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）