網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的預(yù)測(cè)控制論-免費(fèi)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(méi)有自由控制作用的預(yù)測(cè)控制以及帶一個(gè)自由控制作用的預(yù)測(cè)控制。 通過(guò)求解優(yōu)化問(wèn)題，得到的仿真結(jié)果如圖 13所示，其中對(duì)應(yīng)沒(méi)有自由控制作用的預(yù)測(cè)控制用虛線表示，帶一個(gè)自由控制作用的預(yù)測(cè)控制用實(shí)線表示。最后，通過(guò)一個(gè)仿真實(shí)例驗(yàn)證了所給出的兩種方法的有效性。近些年來(lái)，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(xiàn) [15][18]。在 “ 基于數(shù)據(jù)包 ” 的控制模式下，文獻(xiàn) [96]得到了新的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型及時(shí)滯依賴的反饋控制策略，并給出了能同時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯和數(shù)據(jù)丟包的預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)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(zhǎng)度、通信速率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?)和動(dòng)態(tài)服務(wù)性能指標(biāo)(如網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(shí)鐘同 步的目的是給兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部時(shí)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(gè)包發(fā)送且有可能不同時(shí)達(dá)到控制器或執(zhí)行器。 (6)對(duì)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(diǎn) 對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有可以實(shí)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(hù)簡(jiǎn)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(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化管理集中、控制分散、通信迅速的最新過(guò)程控制系統(tǒng)。 雖然預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)能控制各種復(fù)雜過(guò)程，但由于其本質(zhì)原因，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，這也是預(yù)測(cè)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(cè)控制（ Model Predictive Control, MPC）因在控制多變量約束系統(tǒng)方面的優(yōu)勢(shì)而成為流程工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用得最多的先進(jìn)控制方法。它基于信息建模的思想，強(qiáng)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(lái)的行為。計(jì)算機(jī)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)和控制功能模塊的實(shí)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(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)控制具有如下特點(diǎn) [2]： (1)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化。 (3)便于安裝和維護(hù)。 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延 在控制系統(tǒng)中，時(shí)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(jī)制，但它們也只能在一個(gè)有限的時(shí)間內(nèi)傳輸，當(dāng)超出這個(gè)時(shí)間后，數(shù)據(jù)也就會(huì)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(xiàn) [5]提出了一種 “ 基于數(shù)據(jù)包 ” 的控制模式來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的時(shí)滯和丟包問(wèn)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(guò)程中必然會(huì)經(jīng)過(guò) A/D， D/A 轉(zhuǎn)換。然后，針對(duì)所得到的系統(tǒng)模型，給出了兩種預(yù)測(cè)控制綜合方法。初始狀態(tài) ? ? ? ?x 0 = T， 。圖 3表示兩種預(yù)測(cè)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(shí)滯的特性及其給控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)帶來(lái)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(cè)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(guò)仿真測(cè)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(cè)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(cè)控制可以得到更好的控制效果。 考慮如下的離散線性時(shí)變系統(tǒng)： 假設(shè)不確定參數(shù) ??k? 滿足 ? ? ? ?k 1,5? ? ，且在每個(gè) k 時(shí)刻 ? ? ? ?k = 1+ 4 si n 1k? 。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制綜合 本 節(jié) 主要 研究同時(shí)量化傳感器信號(hào)和控制信號(hào)的
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