基于时延补时偿算法的网络控制系统研究

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1、摘要摘要网络控制系统是复杂控制系统和远程控制系统的客观需求，与传统的点对点的控制系统相比，由于其易于扩展和维护、可靠性高和易于实现资源共享等优点，具有广泛的应用前景，从而成为当今控制学界研究的热点。网络是一把双刃剑，在带来了诸多便利的同时也带来了诸多问题，比如：网络时延、数据包丢失和网络调度等问题，这些问题给控制系统的设计带来了很大的困难。本论文在分析网络控制系统的特点和国内外研究现状的基础上，把网络时延问题作为主要的研究方向。针对网络时延问题，本论文主要做了以下两个方面的工作：1．时延估计。首先在大量实测时延的基础上，建立了网络时延的自适应AR模型，在兼顾预测精度和实时性的基础上

2、，确定了模型的阶数，并利用最小均方算法根据新的时延值在线调整模型的加权系数，通过建立的模型对时延进行预测。并通过仿真验证了文中的算法对时延有很好预测效果。2．时延补偿。在前面时延估计的基础上，针对网络时延的补偿问题，本文提出了以下两种时延补偿算法：a．一种是改进的快速广义预测控制算法，避免了在线求解Diophantine方程，减少了计算时间，较好地保证了网络控制系统的实时性；b．另一种是根据时延落在不同区间的多模型切换控制算法，当时延小于一个采样周期时，采用算法实时性较好的LQG最优控制算法，当时延大于一个周期时，采用改进的快速广义预测控制的算法。并通过仿真证明了该方法对网络时延具

3、有很好的补偿效果，且具有很好的实时性。关键词：网络控制系统；网络时延；时延估计；切换控制大连交通大学r学硕十学位论文AbstractNetworkcontrolsystemistheobjectiverequirementsforthecomplexcontrolsystemandtheremotecontrolsystem，Comparedwiththetraditionalpointtopointcontrolsystem，ithasawiderangeofapplicationsprospectsbecauseofitseasytoextendandmaintainandea

4、setoshareofresourcesandSOon，andthusbecomethehotspotsoftheresearchofcontroltheory．Networkisadouble—edgedsword，whichmightleadsalotofconveniencealsobringsmanyproblems，suchas：networktimedelays，packetlossandnetworkschedulingandSOon．Theseproblemsmakegreatdifficultiestothedesignofnetworkcontrolsystem

5、．Inthispaper，basedontheanalysisofnetworkcontrolsystem’Scharacteristicsandtheresearchstatusofhomeandabroad，theissueofnetworktimedelaysisthemajorresearchdirectionofmypaper．Fortheissueofnetworktimedelays，thisthesismadetheworkoftwoaspectsasfollowing：1．Time-delayestimation．First，alargenumberofmeasu

6、redtimedelay，basedontheestablishmentofanetworkdelayadaptiveARmodel，inbothpredictionaccuracyandreal-timebasis，todeterminetheorderofthemodel，andusetheleastmeansquarealgorithmbasedonthenewdelayValue-lineadjustmentofthemodelweightingcoefficient,byestablishingamodeltopredictdelay．Throughthesimulati

7、onofthetimedelayestimationalgorithminthispaperhaveagoodpredictionofthedelayeffect．2．Thetimedelaycompensation．Basedontheabovetime—delayestimation，fortheissueofcompensationfornetworkdelay，thispaperpresentstwokindsoftime—delaycompensationa