基于广义预测控制算法（gpc）的网络控制系统研究

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1、浙江大学硕+学位论文摘要通过网络形成的闭环反馈控制系统称为网络控制系统(NetworkedControlSystems)，其特征是系统的各节点(传感器、控制器、执行器)之间可以通过网络交换信息。NCS的主要优点是可以实现资源共享，具有高的诊断能力、安装和维护简单及系统的高度灵活性和可靠性。论文介绍了集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统等三种网络控制系统的不同形式，讨论了三种系统的发展过程和优缺点。论文以基于工业以太网的网络控制系统为重点，分析了在网络控制系统中存在的各种问题，包括网络诱导时延、采样率的选择、网络传输数据包的丢弃等，同时，介绍了两种解决网

2、络控制系统稳定性的思路。文章在综合前人研究成果的基础上，提出了基于广义预测控制算法(6PC)的网络控制系统模型，通过GPC算法的预估特点，对存在有界随机时延的网络控制系统进行有效补偿，从而保证了控制系统的稳定性。并在浙江大学电工电子网络实验室平台下，对该算法进行了仿真。关键词：网络控制系统(Ncss)网络诱导时延广义预测控制算法(GPc)网络实验室浙江大学硕+学位论文AbstractFeedbackcontrolsystemsconnectedthroughareal—timenetworkarecallednetworkedcontrolsystems(NCSs)

3、，inwhichtheinformationisexchangedusinganetworkamongcontrolsystemcomponents(sensors，controllers，actuators，etc)．TheprimaryadvantagesofanNCSarethesharingofsystemresource，easeofsystemdiagnosisandmaintenance，andincreasedsystemagility．ThispaperintroducesthreekindsofNCSs：distributedcontrolsys

4、tem(DCS)，fieldcontrolsystem(FCS)andEthemetcontrolsystem．Thedevelopingprocessesofeachtypeandtheiradvantagesanddisadvantagesarealsodescribed．BasedontheEthemetcontrolsystem，thispaperanalyzesthemainproblemsexistingintheNCSs，suchasnetwork-induceddelay,theselectionofsamplingrate，discardofnet

5、worktransportpacketsandsoon．Atthesametime，twomainapproachesforNCSsarediscussed．Accordingtotheprevlousresearchexperience，anewNCSmodelbasedonthegenemlizedpredictivecontrol(GPC)ispresented．WiththepredictionabilityofGPC，thisalgorithmcansuccessfullycompensatetherandomdelayoftheNCSstosomeext

6、end，thusthestabilityofthecontrolsystemisassured．Asimulationexpenment1salsocarriedoutintheplatformofelectricalandelectronicintemet—basedlaboratoryatZhejiangUniversity．Keywords：NetworkedControlSystems(NCSs)；NetworkinduceddelavGeneralizedPredictiveControl(GPc)；Intemet—basedLaboratory．浙江大学

7、硕十学位论文1．1研究背景第一章绪论随着电子计算机和网络通信技术的发展以及控制和管理要求的不断提高，控制系统正由封闭的集中体系加速向开放分布式体系发展。从控制系统的出现开始，就产生了控制信息交流和共享的问题。由于技术上的限制，控制系统早期采取一种封闭结构，这同计算机技术的早期发展相似。同样，控制系统的网络化发展过程(图卜1)也与计算机网络的发展进程有着某种相似的对应关系。在计算机控制系统的发展过程中，每一一种典型结构的控制系统的出现总是落后于相应计算机技术的发展。大多数情况下，正是在计算机领域出现一种新技术后，人们才开始研究如何将这种新技术应用于控制领域。{集中