網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(wnglu)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)第一頁(yè)，共24頁(yè)。第2頁(yè)/共24頁(yè)第二頁(yè)，共24頁(yè)。n網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的框圖網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的框圖第3頁(yè)/共24頁(yè)第三頁(yè)，共24頁(yè)。n1） 網(wǎng)絡(luò)攝動(dòng)法2。n2) Lyapunov-Krasovskii方法3-6。n3) 其他方法。第4頁(yè)/共24頁(yè)第四頁(yè)，共24頁(yè)。n2) 10。n3) 隨機(jī)控制方法隨機(jī)控制方法11。n4) Lyapunov-Krasovskii方法方法7, 13。n5) 切換控制方法切換控制方法14。n6) 預(yù)測(cè)控制方法預(yù)測(cè)控制方法15。n7) 其他控制算法其他控制算法16。第5頁(yè)/共24頁(yè)第五頁(yè)，共24頁(yè)。n網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中的延遲與抖網(wǎng)絡(luò)

2、化控制系統(tǒng)中的延遲與抖動(dòng)如圖所示動(dòng)如圖所示nNCSs中數(shù)據(jù)流程模型中數(shù)據(jù)流程模型第6頁(yè)/共24頁(yè)第六頁(yè)，共24頁(yè)。感器節(jié)點(diǎn)通常采用定長(zhǎng)時(shí)間采樣。感器節(jié)點(diǎn)通常采用定長(zhǎng)時(shí)間采樣。n15.4 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(wnglu)控制系統(tǒng)模型控制系統(tǒng)模型n15.4.1NCSs中的基本假設(shè)中的基本假設(shè)n由于網(wǎng)絡(luò)由于網(wǎng)絡(luò)(wnglu)的引入，使得控制系統(tǒng)的引入，使得控制系統(tǒng)的分析變得非常復(fù)雜，并往往造成控制系的分析變得非常復(fù)雜，并往往造成控制系統(tǒng)定常性、完整性、因果性和確定性的喪統(tǒng)定常性、完整性、因果性和確定性的喪失等失等7。第7頁(yè)/共24頁(yè)第七頁(yè)，共24頁(yè)。n關(guān)于NCSs數(shù)據(jù)傳輸?shù)募僭O(shè)n在NCSs中傳輸?shù)拿恳粩?shù)據(jù)包都

3、是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)，或者一個(gè)完整的數(shù)據(jù)被分成多個(gè)數(shù)據(jù)包，即單包和多包傳輸問(wèn)題。n數(shù)據(jù)單元在傳輸中由于網(wǎng)絡(luò)阻塞、連接中斷等原因會(huì)導(dǎo)致時(shí)序差錯(cuò)和數(shù)據(jù)包丟失等現(xiàn)象。第8頁(yè)/共24頁(yè)第八頁(yè)，共24頁(yè)。n15.4.3 離散系統(tǒng)模型離散系統(tǒng)模型nRay等人等人9基于各節(jié)點(diǎn)均采用時(shí)基于各節(jié)點(diǎn)均采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式提出了一種增廣的確間驅(qū)動(dòng)方式提出了一種增廣的確定性離散系統(tǒng)模型。定性離散系統(tǒng)模型。11122122( )( )( )( )( )AAx tx ttAAe te tz11+ppcppccpcAB D CAB CB CA120pcpcB DABB2100pACC221200pACAC，。 第9頁(yè)/共24頁(yè)第九

4、頁(yè)，共24頁(yè)。nNCSs的離散延遲模型的離散延遲模型n假設(shè)假設(shè)1) 傳感器為時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，傳感器為時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，控制器和執(zhí)行器為事件驅(qū)動(dòng)方控制器和執(zhí)行器為事件驅(qū)動(dòng)方式；式；n假設(shè)假設(shè)2) 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)有界且服從某網(wǎng)絡(luò)延時(shí)有界且服從某一確定分布；一確定分布；n假設(shè)假設(shè)3) 不同采樣不同采樣(ci yn)周期周期網(wǎng)絡(luò)時(shí)延互相獨(dú)立；網(wǎng)絡(luò)時(shí)延互相獨(dú)立；第10頁(yè)/共24頁(yè)第十頁(yè)，共24頁(yè)。第11頁(yè)/共24頁(yè)第十一頁(yè)，共24頁(yè)。第12頁(yè)/共24頁(yè)第十二頁(yè)，共24頁(yè)。均勻量化器。均勻量化器。n15.5.3基于狀態(tài)觀測(cè)的量化反饋穩(wěn)定性分析基于狀態(tài)觀測(cè)的量化反饋穩(wěn)定性分析n考慮到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中狀態(tài)不一定能測(cè)考慮到網(wǎng)

5、絡(luò)控制系統(tǒng)中狀態(tài)不一定能測(cè)量到，因此分析帶有狀態(tài)觀測(cè)器的量化反量到，因此分析帶有狀態(tài)觀測(cè)器的量化反饋控制穩(wěn)定性具有現(xiàn)實(shí)意義。假設(shè)帶有狀饋控制穩(wěn)定性具有現(xiàn)實(shí)意義。假設(shè)帶有狀態(tài)觀測(cè)器的量化反饋網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)如圖所態(tài)觀測(cè)器的量化反饋網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)如圖所示，其中被控對(duì)象的狀態(tài)空間模型為示，其中被控對(duì)象的狀態(tài)空間模型為第13頁(yè)/共24頁(yè)第十三頁(yè)，共24頁(yè)。補(bǔ)償控制設(shè)計(jì)方法，其中延遲整形技術(shù)是其中一種。所謂延遲整形是指將網(wǎng)絡(luò)上時(shí)變的時(shí)延通過(guò)“整形器”轉(zhuǎn)化為固定的時(shí)延。系統(tǒng)(xtng)時(shí)延經(jīng)過(guò)整形后，控制律的設(shè)計(jì)問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為一般的采樣數(shù)據(jù)控制問(wèn)題。延遲整形方法是研究可變時(shí)延條件下NCSs穩(wěn)定性問(wèn)題的一種簡(jiǎn)便方法

6、。第14頁(yè)/共24頁(yè)第十四頁(yè)，共24頁(yè)。n LQG最優(yōu)控制問(wèn)題的性能指標(biāo)是最小化如下的二次型函數(shù)：01(1)( )+) ( )+) ( -1)( )( )( )( )kkx kx ku ku kv ky kCx kw k （第15頁(yè)/共24頁(yè)第十五頁(yè)，共24頁(yè)。性的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提出增廣狀態(tài)的確定性離散時(shí)間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型。n15.6.4基于QoS的控制方法n在基于QoS(quality of service)的控制方法中，控制器的參數(shù)可以根據(jù)(gnj)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況或者網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整。10120( )()()( )( )( )( )NTTTkJ kE xN Q x Nx

7、k Q x kut Q u k( )( ,)( )(1)TTTku kL kxkuk 第16頁(yè)/共24頁(yè)第十六頁(yè)，共24頁(yè)。n根據(jù)調(diào)度協(xié)議性質(zhì)的不同，根據(jù)調(diào)度協(xié)議性質(zhì)的不同，NCSs的調(diào)度協(xié)的調(diào)度協(xié)議可分為靜態(tài)調(diào)度協(xié)議和動(dòng)態(tài)調(diào)度協(xié)議。議可分為靜態(tài)調(diào)度協(xié)議和動(dòng)態(tài)調(diào)度協(xié)議。第17頁(yè)/共24頁(yè)第十七頁(yè)，共24頁(yè)。第18頁(yè)/共24頁(yè)第十八頁(yè)，共24頁(yè)。2003, 11(11):1301-1313.4.Ling Q, Lemmon M D. Soft real-time scheduling of networked control systems with dropouts governed by a

8、 Markov chain. Proceedings of the American Control Conference, 2003: 4845-4850.5.P. Seiler, R. Sengupta. An approach to networked control. IEEE Transactions on Automatic Control, 2005, 50(3): 356-364.第19頁(yè)/共24頁(yè)第十九頁(yè)，共24頁(yè)。9.R. Luck, A. Ray. An observer-based compensator for distributed delays. Automati

9、ca, 1900, 26(5):903-908.10.L.A. Montestruque, P.J. Antsaklis. On the model-based control of networked systems. Automatica, 2003, 39(10): 1837-1843.第20頁(yè)/共24頁(yè)第二十頁(yè)，共24頁(yè)。第21頁(yè)/共24頁(yè)第二十一頁(yè)，共24頁(yè)。第22頁(yè)/共24頁(yè)第二十二頁(yè)，共24頁(yè)。24.F. Goktas. Distributed control of systems over communication networks D. Philadelphia: Department of Computer and Information Science, University of Pennsylvania, 2000.25.于之訓(xùn)等. 基于H和綜合的閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 29(3):58-62.26.N.B. Almutairi. Adaptive Fuzzy Modulation for Networked PI Control Systems.