【正文】 work. Due to its advantage forcontrol ofthemultivariable constrained systems,model predictive control (MPC) has bee the most widely applied advanced control method in process industries. Considering the basicissues in NCSs, this dissertationstudies the MPC under worked environment by taking the synthesis approaches as the basic control scheme. Keywords Networked Control。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) (Networked Control System，簡(jiǎn)稱(chēng) NCS)，即網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的更高發(fā)展階段，是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 [1]。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有： (1)提高了控制系統(tǒng)的精度和可靠性。 數(shù)據(jù)包的時(shí)序錯(cuò)亂和丟包問(wèn)題 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流經(jīng)眾多計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備，且路徑不唯一，這必然會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的時(shí)序錯(cuò)亂問(wèn)題。該方法基于有時(shí)滯的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)控制器并通過(guò)一種新的補(bǔ)償策略來(lái)克服網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯和數(shù)據(jù)丟包給系統(tǒng)帶來(lái)的影響。 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)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制綜合方法。 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。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。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。 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。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。 (3)便于安裝和維護(hù)。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。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。 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)。 (6)對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)而言，打破了技術(shù)壟斷。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。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(lài)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。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。然后，在保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性及滿(mǎn)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(xiàn)表示，帶一個(gè)自由控制作用的預(yù)測(cè)控制用實(shí)線(xiàn)表示。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]。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)