網絡控制系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性分析及其調度的研究.pdf

1、分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是采用串行通訊網絡作為控制器、傳感器和執(zhí)行器間信息的交換通道,這種通過控制網絡實現(xiàn)閉環(huán)控制回路的反饋控制系統(tǒng)稱為網絡控制系統(tǒng).網絡控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)連線少、可靠性高、結構靈活、易于系統(tǒng)擴展和維護以及能夠實現(xiàn)信息資源共享等優(yōu)點.在具有多重優(yōu)點的同時,網絡控制系統(tǒng)自身的缺點也是明顯的.由于控制網絡是分時復用的,信息只有等到網絡空閑時才能發(fā)送出去,這樣就不可避免地將網絡傳輸延時引入到控制系統(tǒng)中.而且不同的網絡協(xié)議,延時可

2、能是恒定或者時變的,使得網絡控制系統(tǒng)的分析和設計變得十分復雜.對控制網絡的協(xié)議和延時的組成及性質進行分析,討論了影響延時的因素.在此基礎之上,研究了多輸入多輸出的線性網絡控制系統(tǒng)的連續(xù)時間模型,此模型中包含有多個網絡延時.另一方面,利用離散控制系統(tǒng)理論,分析了控制系統(tǒng)中的各信號關系,提出了控制器節(jié)點分別工作在時間觸發(fā)方式和事件觸發(fā)方式下的閉環(huán)網絡控制系統(tǒng)的離散數學模型,其系數矩陣依賴于延時.當延時為常數時,系統(tǒng)的狀態(tài)方程是時不變的.分別

3、利用時滯理論、矩陣理論和線性矩陣不等式從不同的角度研究了網絡控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了使網絡控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的最大允許網絡延時MATI,只要實際網絡控制系統(tǒng)的傳輸延時小于MATI,閉環(huán)網絡控制系統(tǒng)就是穩(wěn)定的.因此應該針對實際問題選取適當的控制網絡以及設計合適的網絡調度算法,以保證控制系統(tǒng)信息傳輸延時小于其MATI.仿真實驗驗證了所提定理的有效性.控制回路延時的大小直接依賴于回路的采樣周期和采樣時刻,因此應該對回路的采樣時刻進行調度.利用穩(wěn)