網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的預(yù)測控制論-免費閱讀
【正文】 然后，在保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性及滿足系統(tǒng)輸入、狀 態(tài)約束的條件下，分別給出沒有自由控制作用的預(yù)測控制以及帶一個自由控制作用的預(yù)測控制。 通過求解優(yōu)化問題，得到的仿真結(jié)果如圖 13所示，其中對應(yīng)沒有自由控制作用的預(yù)測控制用虛線表示，帶一個自由控制作用的預(yù)測控制用實線表示。最后，通過一個仿真實例驗證了所給出的兩種方法的有效性。近些年來，具有數(shù)據(jù)量化的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的相關(guān)理論研究得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并涌現(xiàn)了一大批很有意義的研究成果，例如文獻 [15][18]。在 “ 基于數(shù)據(jù)包 ” 的控制模式下，文獻 [96]得到了新的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型及時滯依賴的反饋控制策略，并給出了能同時處理網(wǎng)絡(luò)時滯和數(shù)據(jù)丟包的預(yù)測控制器設(shè)計方法。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的靜態(tài)服務(wù)性能指標(biāo) (如數(shù)據(jù)幀長度、通信速率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?)和動態(tài)服務(wù)性能指標(biāo)(如網(wǎng)絡(luò)時延特性、丟包率等 )都將影響網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的整體性能。時鐘同 步的目的是給兩個或多個節(jié)點的內(nèi)部時鐘以同樣的值。 多數(shù)據(jù)包傳輸 多包傳輸是指數(shù)據(jù)被分成幾個包發(fā)送且有可能不同時達(dá)到控制器或執(zhí)行器。 (6)對于系統(tǒng)開發(fā)者和用戶而言，打破了技術(shù)壟斷。 (4)系統(tǒng)開放化和產(chǎn)品集成化。 與傳統(tǒng)的點 對點結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有可以實現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程操作與控制、較高的診斷能力、安裝與維護簡便、能有效減少系統(tǒng)的重量和體積、增加系統(tǒng)的靈活性和可靠性等諸多優(yōu)點，是實現(xiàn)工廠自動化管理集中、控制分散、通信迅速的最新過程控制系統(tǒng)。 雖然預(yù)測控制系統(tǒng)能控制各種復(fù)雜過程，但由于其本質(zhì)原因，設(shè)計這樣一個控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，要有豐富的經(jīng)驗，這也是預(yù)測控制不能像預(yù)期那樣得到廣泛應(yīng)用的主要原因。預(yù)測控制（ Model Predictive Control, MPC）因在控制多變量約束系統(tǒng)方面的優(yōu)勢而成為流程工業(yè)過程中應(yīng)用得最多的先進控制方法。它基于信息建模的思想，強調(diào)模型的函數(shù)而非模型的結(jié)構(gòu)，能體現(xiàn)系統(tǒng)將來的行為。計算機技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)各個節(jié)點和控制功能模塊的實現(xiàn)方式，是形成網(wǎng)絡(luò)控制的軟、硬件基礎(chǔ)，是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點及優(yōu)點 網(wǎng)絡(luò)控制具有如下特點 [2]： (1)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化。 (3)便于安裝和維護。 網(wǎng)絡(luò)時延 在控制系統(tǒng)中，時延是普遍存在的現(xiàn)象。雖然大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都具有重新傳輸?shù)臋C制，但它們也只能在一個有限的時間內(nèi)傳輸，當(dāng)超出這個時間后，數(shù)據(jù)也就會丟失。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的通信協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的通信協(xié)議可分為 fieldbuses、 automotive buses、其它 machine buses、一般意義上的網(wǎng)絡(luò)以及大量 的研究協(xié)議。 文獻 [5]提出了一種 “ 基于數(shù)據(jù)包 ” 的控制模式來處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的時滯和丟包問題。由于采用通信網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒介，數(shù)據(jù)在傳輸過程中必然會經(jīng)過 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換。然后，針對所得到的系統(tǒng)模型，給出了兩種預(yù)測控制綜合方法。初始狀態(tài) ? ? ? ?x 0 = T， 。圖 3表示兩種預(yù)測控制綜合方法的性能指標(biāo)均單調(diào)遞減。本文在分析數(shù)據(jù)丟包、數(shù)據(jù)量化以及網(wǎng)絡(luò)時滯的特性及其給控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計帶來的根本困難的基礎(chǔ)上， 以 具有數(shù)據(jù)量化的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)預(yù)測控制綜合 為例 提出了一 種 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析及建模方法 ，通過仿真測試取得了較好的效果 。 圖 1 狀態(tài)響應(yīng) 圖 2 控制輸入 圖 3 性能指標(biāo)上界 從圖 1可以看到，本章所給出的兩種預(yù)測控制綜合方法均能使閉 環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且采用有自由控制作用的預(yù)測控制可以得到更好的控制效果。 考慮如下的離散線性時變系統(tǒng)： 假設(shè)不確定參數(shù) ??k? 滿足 ? ? ? ?k 1,5? ? ，且在每個 k 時刻 ? ? ? ?k = 1+ 4 si n 1k? 。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)預(yù)測控制綜合 本 節(jié) 主要 研究同時量化傳感器信號和控制信號的
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