網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的預(yù)測(cè)控制論-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 本節(jié) 通過(guò)一個(gè)仿真實(shí)例來(lái)驗(yàn)證所給出預(yù)測(cè)控制綜合方法的有效性。圖 2和圖 3分別給出了控制輸入和性能指標(biāo)。 總結(jié) 網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯、數(shù)據(jù)丟包和數(shù)據(jù)量化是分析和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)過(guò)程中必須要解決的三個(gè)基本問(wèn)題，采用流程工業(yè)中應(yīng)用的最為廣泛的多變量約束控制算法 —— 預(yù)測(cè)控制，來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本問(wèn)題有著重要的理論及實(shí)際意義。 本節(jié)總結(jié) 本 節(jié) 研究同時(shí)量化傳感器信號(hào)和控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模以及鎮(zhèn)定問(wèn)題。對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境，假設(shè)量化器 f 和量化器g 均為對(duì)數(shù)量化器，且量化密度為 fg= =?? ，量化器參數(shù)選取 0u=15 。其一，通過(guò)將無(wú)窮時(shí)域控制作用參數(shù)化為單個(gè)的狀態(tài)反饋，得到了沒(méi)有自由控制作用的預(yù)測(cè)控制綜合方法。因此，數(shù)據(jù)受到量化誤差的影響是不可避免的。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)都是采用數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸?shù)摹?Fieldbuses是專門為實(shí)時(shí)控制而設(shè)計(jì)的，但在有些場(chǎng)合，其它網(wǎng)絡(luò)也可以作實(shí)時(shí)控制用。因此在 NCS的設(shè)計(jì)中，對(duì)數(shù)據(jù)包的丟失問(wèn)題必須尋找相應(yīng)的解決方法。它來(lái)源于控制對(duì)象本身的時(shí)滯、控制算法的復(fù)雜程度、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸 (調(diào)度 )以及外界干擾等。 (4)可以降低系統(tǒng)成本和系統(tǒng)體積。 (2)節(jié)點(diǎn)智能化。通信技術(shù)連接了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的各個(gè)組成部分，是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的信息傳輸系統(tǒng)。預(yù)測(cè)控制所表現(xiàn)的建模的簡(jiǎn)易性和控制的魯棒性，使它顯示了 較強(qiáng)的生命力和吸引力，并很快引起了工業(yè)控制界的廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的預(yù)測(cè)控制 摘要 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（ Networked Control Systems, NCSs）是一種空間分布式控制系統(tǒng)，其控制回路中的傳感器、控制器、執(zhí)行器由有限帶寬的通信網(wǎng)絡(luò)相連接。預(yù)測(cè)控制算法有三個(gè)基本特征，即多步預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正，由計(jì)算機(jī)程序在線連續(xù)執(zhí)行。三種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，形成了完整的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。 (3)控制現(xiàn)場(chǎng)化和功能分散化。 (5)可以作為實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜分布式或優(yōu)化控制算法的應(yīng)用平臺(tái)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的時(shí)延效應(yīng)和控制性能要求，許多研究者提出了多種不同的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型和時(shí)延補(bǔ)償?shù)瓤刂萍夹g(shù)，主要有狀態(tài)增廣法、狀態(tài)估計(jì)法、最優(yōu)控制方法和攝動(dòng)方法等。 時(shí)鐘同步 在 NCS中，當(dāng)控制器和執(zhí)行器有一個(gè)為時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)時(shí)，便存在時(shí)鐘同步問(wèn)題。一個(gè)合理的通信協(xié)議可以確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能。 “ 基于數(shù)據(jù)包 ” 的控制模式利用數(shù)據(jù)包可同時(shí)封 裝多個(gè)數(shù)據(jù)信息的特性，通過(guò)將多個(gè)數(shù)據(jù)信息同時(shí)發(fā)送到接收端的方式來(lái)補(bǔ)償數(shù)據(jù)丟包和網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯。 數(shù)據(jù)量化不僅會(huì)影響系統(tǒng)的控制性能，甚至?xí)斐上到y(tǒng)不穩(wěn)定。其二，通過(guò)將無(wú)窮時(shí)域控制作用參數(shù)化為一個(gè)自由控制作用加一個(gè)狀態(tài)反饋，得到了帶一個(gè)自由控制作用的預(yù)測(cè)控制綜合方法。權(quán)矩陣1=R W I? 、 。首先，根據(jù)扇形界方法，建立了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的新模型，將系統(tǒng)的二次鎮(zhèn)定問(wèn)題轉(zhuǎn)化為了魯棒控制問(wèn)題。最后，通過(guò)一個(gè)仿真實(shí)例驗(yàn)證 了所給出的預(yù)測(cè)控制綜合方法的有效性。圖 1給出了采用兩種預(yù)測(cè)控制綜合方法的系統(tǒng)狀態(tài)響應(yīng)曲線。仿真結(jié)果表明，本章提出的兩種預(yù)測(cè)控制綜合方法均能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且采用帶一個(gè)自由控制作用的預(yù)測(cè)控制綜合方法可以得到更好的控制效果。 雖然這些文獻(xiàn)研究的都是具有數(shù)據(jù)量化的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制，也有很多 有意義的發(fā)現(xiàn)，但它們考慮的都是預(yù)測(cè)控制的設(shè)計(jì)方法且都不考慮物理約束，沒(méi)有研究約束預(yù)測(cè)控制綜合方法。 關(guān)于網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制控制的其他研究可參考文獻(xiàn) [6][13]。 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的預(yù)測(cè)控制 自網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，將預(yù)測(cè)控制用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯以及處理數(shù)據(jù)丟包、量化等問(wèn)題就得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，也被公認(rèn)為是處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中相關(guān)問(wèn)題的有效方法，因此在這一研究方向上也有很多成果，可參考文獻(xiàn) [4][13]。時(shí)鐘同步又可分為硬件同步和軟件同步。多包傳輸?shù)囊粋€(gè)原因是數(shù)據(jù)量較大無(wú)法在有限的單包中傳輸，另一方面是因?yàn)?NCS的傳感器和執(zhí)行器常常分布在一個(gè)很大的物理空間
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