網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的預(yù)測控制論-展示頁
2025-01-15 21:57本頁面
【正文】 nced 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。 Stability. 1 緒論 預(yù)測控制基本介紹 預(yù)測控制來源于工業(yè)過程控制中的一類基于預(yù)測過程模型的高級控制算法。預(yù)測控制所表現(xiàn)的建模的簡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。 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(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)測控制不能像預(yù)期那樣得到廣泛應(yīng)用的主要原因。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化，正朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展?？刂萍夹g(shù)構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的功能和算法結(jié)構(gòu)，是其內(nèi)在靈魂與核心。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)。 與傳統(tǒng)的點(diǎn) 對點(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、通信迅速的最新過程控制系統(tǒng)。只是用圖示說明了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，指出在該系統(tǒng)中控制器與傳感器通過串行通信形成閉環(huán)。廣義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)包括狹義概念的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在內(nèi)，還包括通過企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)以及 Inter/Intra/Infra實(shí)現(xiàn)的對工廠車間、生產(chǎn)線甚至現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視與控制等。 (2)節(jié)點(diǎn)智能化。 (4)系統(tǒng)開放化和產(chǎn)品集成化。 (6)網(wǎng)絡(luò)通信的強(qiáng)實(shí)時(shí)性。 (2)增強(qiáng)了系統(tǒng)信息集成能力，有利于不同網(wǎng)絡(luò)的互連集成。 (4)可以降低系統(tǒng)成本和系統(tǒng)體積。 (6)對于系統(tǒng)開發(fā)者和用戶而言，打破了技術(shù)壟斷。這些問題的存在，不但會(huì)降低系統(tǒng)的控制性能，而且還是引起系統(tǒng)不穩(wěn)定的潛在因素，因此對這些問題的研究，具有重要的理論意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。然而，在 NCS中這種等周期采樣的假設(shè)將不再一定成立 [3]。它來源于控制對象本身的時(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。 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。 在具有多包傳輸?shù)?NCS中，由于網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的存在，多個(gè)數(shù)據(jù)包有可能無法在同一時(shí)間內(nèi) 到達(dá)控制器。同時(shí)，從網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的機(jī)理分析，當(dāng)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臅r(shí)候，由于網(wǎng)絡(luò)阻塞、連接中斷等原因會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失。因此在 NCS的設(shè)計(jì)中，對數(shù)據(jù)包的丟失問題必須尋找相應(yīng)的解決方法。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。硬件同步一般是在系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間用導(dǎo)線相連，時(shí)鐘同步信號(hào)由導(dǎo)線傳遞。軟件同步一般通過在網(wǎng)絡(luò)上定時(shí)廣播具有較高優(yōu)先權(quán)的同步時(shí)鐘的方式實(shí)現(xiàn)。 Fieldbuses是專門為實(shí)時(shí)控制而設(shè)計(jì)的，但在有些場合，其它網(wǎng)絡(luò)也可以作實(shí)時(shí)控制用。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(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。 文獻(xiàn) [4]針對同時(shí)具有數(shù)據(jù)丟包和網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，提出了一種改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制方法。閉環(huán)系統(tǒng)描述為具有結(jié)構(gòu)不確定性的時(shí)滯系統(tǒng)模型，這樣做的目的是便于采用時(shí)滯依賴穩(wěn)定性的豐富成果來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。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Ｔ?“ 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)
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