【摘 要】
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多速率网络控制系统是指系统中的控制器、传感器以及执行器等节点设备的采样周期可以不完全相同,即控制系统会具有两个甚至多个采样频率。其本质就是系统采用较低频率的传感
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多速率网络控制系统是指系统中的控制器、传感器以及执行器等节点设备的采样周期可以不完全相同,即控制系统会具有两个甚至多个采样频率。其本质就是系统采用较低频率的传感器来降低网络传输中的流量负载,而采用较高频率的控制器来保证系统的实时性。此外,对于多输入多输出网络控制系统,不同的物理信号也会需要不同的控制频率,因此也有必要为多输入多输出网络控制系统建立多速率网络控制系统模型。在多速率采样的情况下,由于数据通过网络进行传输的不确定性以及系统采样频率的多样性,多速率网络控制系统的建模会变得相对复杂。本文分析并建立多速率网络控制系统模型,设计基于输出预测的多速率保性能控制器,并进行闭环系统的稳定性分析。首先,本文为控制器和执行器均为时间驱动的多速率网络控制系统设计了保性能控制器,并给出其闭环系统的稳定条件。在此基础上,为了降低多速率网络控制系统中控制输入序列的保守性,提出一种输出预测算法,该方法先对被控对象在一个传感器采样周期内各个控制时刻的输出值进行预测,然后根据预测值计算控制量。本文分别针对单边和双边网络环境,设计了基于输出预测的保性能控制器,并进行了稳定性分析。以多通道数据传输的飞行器姿态系统为被控对象,本文建立了多输入多输出离散模型,并基于对输出的预测设计了一种多速率动态输出反馈控制器,进而分析了系统的稳定性。数值仿真对比结果验证了基于输出预测的多速率控制器可以在保证系统稳定的同时加快系统动态响应速度。
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