网络控制机构建模与学习控制

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1、网络控制机构建模与学习控制第1章：绪论1.1网络控制系统概述近年来，利用网络作为媒介进行信息传递得到越来越多的广泛应用，网络控制系统刚一提出便备受到国内外学者的广泛关注，并且呈现出方兴未艾之势，是未来自动化技术发展的必然趋势。网络控制系统与其他系统比有天壤之别，其基于分布式共享资源，通过网络连接替代了传统控制系统的直接传输方式，突破了传统控制系统在空间上的限制，实现了复杂环境下的远程控制和监控，降低了系统的布线复杂度及运作管理成本，提高了控制系统的信息集成度，也增强了系统的柔性和可靠性[1，2]。同时通信网

2、络也并没有局限于一种形式，是一个很宽泛的领域。网络控制系统是马里兰大学教授Gc.oto等人提出以来，便立刻吸引了众多研究者的目光，针对该算法的研究成果层出不穷。但纵观如此多的有关迭代学习控制的研究中，被控对象多为正常系统，针对更具广泛形式的动力系统的广义系统的研究则相对要少很多田森平等[29]针对线性广义系统，利用系统前馈信息，研究了PID型开环迭代学习控制。阮小娥等[34]针对线性定常系统，提出了具有反馈信息的PD型迭代学习控制律，并采用Young不等式理论得到其Lebesgue-p范数意义下收敛性条件。

3、朴凤贤等针对一类线性广义系统采取3中不同方法证明其在迭代学习控制下旳收敛性；李必文等[38，39]针对线性时不变广义系统，研究了在不同学习律作用下的迭代学校控制及其收敛性。2.2迭代学习控制的分类迭代学习控制分为开环学习和闭环学习。开环迭代学习控制结构图如图2-1所示。其学习算法是：本次的迭代控制输出等于前一次的迭代控制输出加上系统前一次输出误差的更正项。而闭环迭代学习控制如图2-2所示。取系统本次迭代的输出误差作为学习的改正项。通过比较两个结构图可以看出，开环迭代学习利用系统前一次迭代时的信息，丢弃了系统

4、本次迭代的信息。而闭环迭代学习恰好相反。利用系统本次迭代信息用以减小输出误差，但却将前一次运行的信息丢弃不再使用。总体上来说，闭环迭代学习控制的控制性能要优于开环迭代学习。开环和闭环迭代学习控制有各自的优点，但也相应的有各自的缺点，必须同时利用两者的优点，规避缺点，提出新的算法，即开闭环迭代学习控制。在利用系统本次迭代信息的同时，也利用系统前一次的迭代信息来减小输出误差，也即同时利用前馈和反馈信息，克服开环下对初始误差敏感，系统不够稳定和闭环下系统振荡的缺点。理论上来说，开闭环迭代学习控制的效果要好于单纯的

5、开环或闭环控制。以上迭代学习控制研究内容主要釆用单一的开环或闭环形式，针对部分简单的控制系统能取得很好的控制效果，但随着研究的深入，被控对象也来也复杂，如冷乳机的工业控制、化学扩散反应等，单纯的开环或闭环迭代学习控制很难再取得良好的控制效果，所以近年来开闭环迭代学习研究开始得到重视。在本节中，主要讨论线性定常连续广义系统的开闭环PID型迭代学习控制，给出了收敛性证明，并通过仿真验证开闭环迭代学习控制相比开环和闭环迭代学习控制的优越性。第3章连续广义网络控制系统旳迭代学习控制.......223.1具有时延的

6、连续广义网络控制系统的建模.......223.1.1系统描述.......233.1.2收敛性分析.......243.2具有时延和丢包的连续广义网络控制系统的建模.......283.2.1系统描述.......283.2.2收敛性分析.......303.3本章小结.......32第4章离散广义网络控制系统的迭代学习控制.......334.1离散SISO广义网络控制系统的迭代学习控制.......3344.2离散MIMO广义网络控制系统的迭代学习控制.......354.3本章小结.......3

7、8第5章广义网络控制系统仿真.......395.1TrueTime仿真平台简介.......395.2具有时延的广义网络控制系统仿真.......415.3具有时延和丢包的广义网络控制系统仿真.......435.4本章小结.......45第5章广义网络控制系统仿真控制系统的仿真是研究和设计控制系统的一种行之有效的辅助手段，而网络控制系统的仿真目的是发现系统的动态规律，探索各种复杂因素，例时延、丢包、干扰等对系统性能的影响，用以验证设计方法的可行性和有效性，由于网络控制系统的复杂性，使得网络控制系统的仿

8、真研究具有挑战和吸引力现阶段，网络控制系统的仿真工具主要有三大类：NS2、Matlab和OP，其中Matlab绝对是网络控制系统仿真的中坚力量。目前，基于Matlab的网络控制系统仿真工具箱有很多，如TmeTime、LMI和NCS_simu等，其中TrueTime是应用最广泛的一种。其基于Matlab/Simulink仿真平台，针对各种网络协议，既可实现控制系统的仿真，也可以实现实时调度的仿真研究，是现阶段较为合