探索动态矩阵控制理论在网络控制系统中的应用研究

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1、天津理工大学硕士学位论文动态矩阵控制理论在网络控制系统中的应用研究姓名：杨楠申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈在平20071201摘要本文在广泛研究国内外网络控制系统发展与研究现状的基础上，总结了网络控制系统的存在的问题及以往研究成果，在此基础上主要介绍了网络控制系统的基本问题，然后用经典的PID控制策略设计控制器对网络控制系统的时延进行补偿。+国内外关于网络控制系统控制器的设计有很多策略，但是存在很多不足，本文采用了动态矩阵控制理论设计控制器对时延进行补偿，将其应用于存在随机长时延的单输入单输出网络控制系统中，并采用预测前馈补偿动态矩阵控制将其应用予多输入多输出网络控制

2、系统中。动态矩阵控制理论一般适用于线性系统，抗干扰的能力比较差，本文采用针对被控对象状态空间表达式变化而实时计算动态矩阵参数的方法，在有扰动的网络控制系统中处理时延问题取得了良好的效果。最后改进了预测前馈补偿动态矩阵控制算法，从被控对象空间状态表达式输入与输出端两个方向解耦，并根据解耦以后的子系统列出性能指标函数，从而提出了双向解耦DMC算法，这就大大提高算法求解的精度。为了证明网络控制系统研究成果或设计算法的有效性，必须进行实验。因此设计和实现网络控制系统仿真平台是必要的。本文设计的网络控制系统仿真平台在硬件设计方面采用星型的网络结构，利用一台交换机连接三台电脑，一台电脑作为被控对象，一台

3、电脑作为控制器，一台电脑作为网络中壅塞数据的产生源。采用C++直接编写控制器与被控对象的数学模型。控制器与被控对象之间的通信通过WinSockAPI实现。网络的时延通过第三台电脑发送组播实现。最后，在仿真平台上验证本文提出理论方法的有效性。关键词：网络控制系统长时延预测前馈补偿双向解耦动态矩阵控制硬件仿真平台WinSockAbstractThispaperanalysesdevelopmentandpresentresearchfulstateofNCS，generalizestheexsitingproblemsandresearchachievementsandmethod．Thispa

4、perintroducesNCSbasicproblems，thenusestheclassicPIDcontrolstrategydesigningcontrollerofNCStocompensatetimedelay．Indomesticandinternationalpapers，NCScontrollerdesignhasmanystrategies，buttherearemanyinadequate．ThepaperadoptstheDynamicMatrixControl(DMC)theorydesigningcontrollertocompensatefortimedelay

5、,thenapplyingthismethodintolongtimedelayMIMONCSandapplyingforecastfeedforwardcompensationDMCintolongtimedelaySISONCS．DMCisgoodatlinearsystems，butitscapacityofanti-disturbanceisnotverygood．Inthispaper'accordingtothechangesofobjectstate，DMCparametersarecalculatedinreal—time．Bythismethod，disturbancein

6、NCSCanbedealedanditachievesgoodresults．FinallyimprovingforecastfeedforwardcompensationDMCalgorithm，thepaperdecouplingthestateoftheobjectfrominputandoutputdirections．InaccordancetothedecouplingsubsystemitgivesaperformancefunctionandbringsupbidirectionaldecouplingDMC．Itgreatlyimprovealgorithmforaccur

7、acy．InordertoproveeffectivenessofNCSalgorithmdesign，experimentmustbecarriedout．ThereforedesignandimplementationofNCShardmaresimulationplatformisnecessary．Inthispaper,thedesignofNCShardmaresimulationplatform