基于时延补偿和广义预测控制算法的网络控制系统研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第i责摘要网络控制系统是现代控制系统发展的一个新阶段，是当今控制理论界研究的热点，研究它具有重要的意义。本文在引出了网络控制系统概念的基础上，简要回顾了网络控制系统的发展和研究现状，介绍了网络控制系统的一般特性和介质通讯协议，并举例说明了网络控制系统在工程实践中的应用。接着探讨了传输时延和丢包现象对网络控制系统的影响以及系统的稳定性问题。针对传输延迟和丢包现象使控制系统性能恶化的问题，在综合前人研究成果的基础上，提出一种新的控制策略，将广义预测控制算法和时延补偿相结合，并在传感器发送端设置一个发送缓冲区防止数据丢失。以瑞典L岫d大学的网络控制工具箱1he

2、l．埘c作为仿真平台，建立网络控制系统的模型，将传统的PID算法和本文提出的控制策略分别在此平台上进行仿真。仿真结果表明。基于GPC算法的控制系统拥有较小的超调和较少的振荡，它可以较好的解决网络中的时延和丢包的问题，使控制性能得到明显的改善。在GPC算法的基础上引入时延补偿，进一步降低了传输时延对网络控制系统的影响，网络控制系统拥有较好的动态性能和稳定性。关键词：网络控制系统：广义预测控制；时延补偿；TmeT姗e工具箱第1I页武汉科技大学硕士学位论文A．bstraetThenetworkcontrolsystemisanewstagedevelopmentofmodemcont

3、rolsystem。nowadaysitisthefocusofcontroltheoryandithasimportantmeaningtostudyorlit．Firstly,theconceptofthenetworkcontrolsystemhasbeenintroducedinthisthesisandthedevelopmentofthenetworkcontrolsystemandrecentresearchprogressofthecontrolsystemhasbeenreviewedbriefly．Secondlythegeneralperformancec

4、haracteristicofthecontrolsystemandmediumaccesscontrolprotocolhavebeenintroducedonitandthentakeanapplicationofnetworkastheexample．Next，thetransmissiondelayandpacketslosshasbeendiscussedandnetworkcontrolsystemstabilityhasbeenexpounded．Inordertoresolvethedisadvantageoftransmissiondelayandpacket

5、slossintheNCS，anewcontrolmeasurementhasbeenproposedaccordingtothepreviousresearchexperience，whichisthecombinationoftimedelaycompensationandGPCalgorithm，andsettingasindingbuffertoavoiddatalosses．ThemodelinghasbeenbuildedinnetworkcontroltoolboxTrueTaneinSwedenLundInstituteofTechnologyandthePID

6、algorithmandthecontrolstrategyproposedhasbeenusedforsimulationonthisplatform．Simulationresultsshow,theovershootandoscillationofcontrolsystemarcmuchlesswhentheGPCalgorithmcontrollerhasbeenapplied．Anditcallsolvetheproblemoftransmissiondelayandpacketslossofnetworkandtheperformanceisimprovedobvi

7、ously．IntroducingdelaycompensationontheGPCalgorithmhashadlessinfluenceuponhernetworkcontrolsystem,andthedynamicperformanceandstabilityoftheNCShasbeenveryperfect．Keywords：NetworkControlSystem；GeneralizedPredictiveControl；DelayCompensation；T11le币meTb