【摘 要】
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随着网络硬件设备和系统节点价格的不断下降,带有通信网络的闭环控制系统的应用越来越普遍。网络控制系统有非常广泛的应用前景。由于带宽限制和网络堵塞,通信网络不可避免的
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随着网络硬件设备和系统节点价格的不断下降,带有通信网络的闭环控制系统的应用越来越普遍。网络控制系统有非常广泛的应用前景。由于带宽限制和网络堵塞,通信网络不可避免的引入传输时延和数据包的丢失,并且传输时延是随机变量。由于这些问题,标准的控制理论很难应用于网络控制系统的分析和设计。尤其是,同时考虑数据包丢失和随机传输时延的网络控制系统的最优控制问题非常难于设计。本文首先综述了网络控制系统的研究现状和网络控制系统的基本特点,分析了接入网络对控制系统的不利影响,在此基础上进一步研究了考虑数据包丢失的网络控制系统的最优控制问题。本文的研究内容概况如下：1.针对传感器节点和执行器节点为时间驱动,控制器节点为事件驱动,研究具有连续数据包丢失的网络控制系统的最优控制。通过在执行器节点增加缓冲环节,我们能够把网络诱导传输时延控制在一个采样周期以内。针对数据丢包问题我们提出了一种新的补偿算法。在网络控制系统连续丢包率一定的情况下,利用状态补偿算法,我们可以根据历史状态向量信息来估计丢失的数据包信息。最后,利用动态规划算法,我们构造出了基于二次离散性能指标的线性网络控制系统的最优控制律。2.针对控制器节点采用事件驱动,执行器节点和传感器节点时钟驱动工作方式的一类非线性NCS模型,研究具有连续数据包丢失的网络控制系统的最优控制。网络引起的传输时延为长时延时,考虑数据包丢失发生的不同情况,建立不同的广义网络控制系统模型。利用模型转换将长时延系统转化为形式上无时延非线性系统,然后转换后的无时滞非线性系统通过逐次逼近方法求出不考虑丢包时满足无限时域二次型性能指标的最优控制律,最后利用补偿算法得出数据丢包下满足无限时域二次型性能指标的最优控制律。
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