網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)中控制與調度的協(xié)同設計.pdf

1、隨著線性控制理論和網(wǎng)絡通信相關技術的發(fā)展,網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)受到越來越多的關注。相對于傳統(tǒng)的點對點直接連接的控制系統(tǒng)而言,網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點。例如,系統(tǒng)的安裝費用低廉,系統(tǒng)的維護比較容易以及系統(tǒng)的操作也相對簡單等。然而,由于通信網(wǎng)絡的引入以及網(wǎng)絡自身所特有的特點使得網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)存在很多難題需要解決。例如,由于網(wǎng)絡資源是有限的,并且被連接在網(wǎng)絡中的所有部件共享,因此就必然會導致網(wǎng)絡誘導時延,降低控制系統(tǒng)的性能甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；還有

2、網(wǎng)絡資源的優(yōu)化調度問題等等。網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)是由網(wǎng)絡和控制組成的控制系統(tǒng),其閉環(huán)控制性能不僅依賴于控制算法的設計,而且還依賴于對網(wǎng)絡資源的優(yōu)化調度。本文同時考慮了網(wǎng)絡傳輸調度協(xié)議和控制器的設計。合理的網(wǎng)絡傳輸調度協(xié)議可以保證網(wǎng)絡的服務質量,而先進的控制器設計算法是為了保證系統(tǒng)控制的品質。
　　 本文首先系統(tǒng)地介紹了網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的基本概念、理論背景、發(fā)展現(xiàn)狀,以及存在的問題。在本文中主要解決的問題是網(wǎng)絡誘導時延。
　　 為

3、了提高網(wǎng)絡資源的利用率,本文提出了實時反饋調度算法。它是在動態(tài)的EDF調度的基礎上,利用反饋和優(yōu)化原理,動態(tài)地調整每個控制回路的采樣周期,使得各個控制回路的性能指標函數(shù)之和取得最小值,進而提高整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。
　　 為了改善控制回路的控制品質,本文在傳統(tǒng)的PID控制器的基礎上,提出了單神經(jīng)元PID控制器設計。由于傳統(tǒng)的PID控制器不易動態(tài)地實時整定參數(shù),難以對一些復雜過程和參數(shù)慢時變系統(tǒng)進行有效控制,通過將神經(jīng)網(wǎng)絡和PI