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《基于隨機時延過程的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,控制系統(tǒng)逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和智能化,網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)成為研究的熱點之一。在控制系統(tǒng)中引入通信網(wǎng)絡(luò),對于控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計方法提出了新的要求;一方面,在控制系統(tǒng)中引入通信網(wǎng)絡(luò)后,人為地引入了對象本身以外的額外時延,額外時延的不確定性造成了控制系統(tǒng)建模和分析的困難,迫切需要研究新的控制系統(tǒng)分析和綜合方法以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展。另一方面,控制系統(tǒng)的實時性要求與有限的通信網(wǎng)絡(luò)資源之間產(chǎn)生了矛盾。如何協(xié)調(diào)解決這個矛盾是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的前提之一。本論文主要針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延進行分析和研
2、究。主要有以下幾個方面的研究工作:(1)分析了網(wǎng)絡(luò)中誘導(dǎo)時延產(chǎn)生的原因以及影響因素,分別搭建了閉環(huán)回路中具有固定時延和可變時延的對象模型,仿真試驗證明網(wǎng)絡(luò)傳輸中隨機時延影響系統(tǒng)性能;(2)采用加入緩沖區(qū)方法,將回路中隨機傳輸時延轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)問題,給出了緩沖區(qū)設(shè)置的較理想的方法。利用最優(yōu)控制的理論推導(dǎo)了確定性網(wǎng)絡(luò)控制的最優(yōu)狀態(tài)反饋和最優(yōu)輸出反饋控制律,通過不穩(wěn)定的倒立擺系統(tǒng)進行了驗證:(3)研究了網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中,傳輸時延獨立分布且小于一個采樣周期時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的有限時間最優(yōu)控制問題和無限時間最優(yōu)控制問題。通過對矩陣Riccat
3、i微分方程的離散化變換使之成為矩陣Riccati代數(shù)方程的形式,進行有限時間最優(yōu)控制律求解;(4)目前為止,服從Markov特性的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時延的研究很少。本文分析了控制器和傳感器基于事件驅(qū)動方式的信息傳輸時序圖,以及網(wǎng)絡(luò)傳輸時延的Markov特性,研究了服從Markov特性的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時延的隨機最優(yōu)反饋控制律和隨機最優(yōu)輸出控制律。關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),隨機時延,最優(yōu)控制律,馬爾克夫過程ResearchofNetworkedControlSystemBasedOllStochasticDelayProcessFengJian-zho
4、u(ControlTheoryandControlEngineering)DirectedbyAssociateProf.YuZuo-junAbstractWitllrapiddevelopmentofthecomputernetworkandcommunicationtechnology,thecontrolsystemcomesintonetworkandintellectualizedstepbystep,andthenetworkedcontrolsystemhasbecomeoneoftheresearchhotspots.A
5、sthecommunicationnetworkisinducedintothecontrolsystem,newrequirementshasbroughtforwardforanalysisanddesignmethodsofthecontrolsystem:oneside,afterthecommunicationnetworkisinducedinto,theadditionaldelayisbroughtartificially.Theuncertaindelayresultsinlotsoftroubleformodelin
6、gandanalyzingthecontrolsystem.Sothenewmethodsonanalysesofthecontrolsystemshouldbestudiedurgently.Ontheotherside,thecontradictionappearsbetweentherequirementsonreal·timeofthecontrolsystemandthelimitedcommunicationnetworkresource.Itisoneofthepreconditionsforapplicationofth
7、enetworkedcontrolsystemengineeringtocoordinateandresolvethiscontradiction.Inthispaper,thenetwork-induceddelayinnetworkedcontrolsystemisanalyzedandstudiedmainly.Therearefollowingresearchwork:(1)Thereasontoappearanceofthenetwork·induceddelayandaffectingfactorsareanalyzed,a
8、ndthenthemodelswiththeconstantdelayandstochasticvariabledelayinclosedlooparefoundedrespectively;thestoc