網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)輸出反饋控課件

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸出反饋控制

答辯人：紀(jì)雯指導(dǎo)教師：楊光紅教授Monday,October31,20221網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸出反饋控制答辯人：紀(jì)雯Sunday論文基本內(nèi)容：

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望52論文基本內(nèi)容：緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究背景缺點(diǎn)：布線復(fù)雜，成本高，系統(tǒng)可靠性、抗干擾性和靈活性差。傳統(tǒng)控制模式優(yōu)點(diǎn)：可以實現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程操作和控制，提高系統(tǒng)診斷力、方便安裝與維護(hù)，并能有效減少系統(tǒng)的重量和體積、增加系統(tǒng)的靈活性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)3網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究背景缺點(diǎn)：布線復(fù)雜，成本高，系統(tǒng)可靠性、抗網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)執(zhí)行器n控制器1執(zhí)行器1網(wǎng)絡(luò)控制器q傳感器1傳感器m被控對象系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化節(jié)點(diǎn)智能化控制現(xiàn)場化和功能分散化系統(tǒng)開放化和產(chǎn)品集成化4網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)執(zhí)行器n控制器1執(zhí)行器1網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本問題節(jié)點(diǎn)驅(qū)動方式

網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延網(wǎng)絡(luò)調(diào)度單包和多包傳輸數(shù)據(jù)包的時序錯亂

數(shù)據(jù)包的丟失時鐘同步如何補(bǔ)償？5網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本問題節(jié)點(diǎn)驅(qū)動方式如何補(bǔ)償？5輸出反饋控制器的設(shè)計前向設(shè)計靜態(tài)輸出反饋控制器前向反向設(shè)計基于觀測器的輸出反饋控制器隨機(jī)設(shè)計動態(tài)輸出反饋控制器6輸出反饋控制器的設(shè)計前向設(shè)計靜態(tài)輸出反饋控制器前向設(shè)計基于觀

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制7緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制圖1

零階保持器被控對象采樣器控制器1時延決策器采樣器控制器2控制器L寄存器u(k)x(t)y(t)時間驅(qū)動u(t)x(k)y(k)事件驅(qū)動Ts丟包執(zhí)行器傳感器8基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制圖1零階保持器被控對象被控對象：化簡得：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制引入函數(shù)：9被控對象：化簡得：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制引入函則閉環(huán)系統(tǒng)為：定理1：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制靜態(tài)輸出反饋控制器：10則閉環(huán)系統(tǒng)為：定理1：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制靜仿真算例:圖2狀態(tài)軌線圖基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制11仿真算例:圖2狀態(tài)軌線圖基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5基于觀測器的NCS輸出反饋控制12緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器基于觀測器的NCS輸出反饋控制圖3

基于觀測器的動態(tài)輸出反饋控制器網(wǎng)絡(luò)被控對象執(zhí)行器傳感器13基于觀測器的NCS輸出反饋控制圖3基于觀測器的網(wǎng)基于觀測器的NCS輸出反饋控制觀測器：控制器：

被控對象模型為：

定義估計誤差為：

定義增廣向量為：

14基于觀測器的NCS輸出反饋控制觀測器：控制器：被控對象基于觀測器的NCS輸出反饋控制無數(shù)據(jù)包丟失S–C有數(shù)據(jù)包丟失C–A有數(shù)據(jù)包丟失兩通道都有數(shù)據(jù)包丟失閉環(huán)控制系統(tǒng)模型：（8）15基于觀測器的NCS輸出反饋控制無數(shù)據(jù)包丟失S–C有數(shù)據(jù)由子系統(tǒng)描述的事件的事件率：

丟包率定義1：對任意給定的初始條件，系統(tǒng)（8）的解滿足

則系統(tǒng)（8）是全局指數(shù)穩(wěn)定的?；谟^測器的NCS輸出反饋控制16由子系統(tǒng)描述的事件的事件率：丟包率定義1：對定理2:基于觀測器的NCS輸出反饋控制定義2：

對于任意的和任意的，表示區(qū)間上的切換次數(shù)，如果對于和，有成立，則為平均駐留時間，為

振蕩界。17定理2:基于觀測器的NCS輸出反饋控制定義2：對于任意求解:仿真算例：基于觀測器的NCS輸出反饋控制18求解:仿真算例：基于觀測器的NCS輸出反饋控制18特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.3327，選?。?/p>

基于觀測器的NCS輸出反饋控制19特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.332在區(qū)間上，，，可以得到和，初始條件為

圖4狀態(tài)軌線圖5估計誤差軌線基于觀測器的NCS輸出反饋控制20在區(qū)間上，，，

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制21緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器被控對象網(wǎng)絡(luò)控制器執(zhí)行器傳感器寄存器寄存器圖6隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制22被控對象網(wǎng)絡(luò)控制器執(zhí)行器傳感器寄存被控對象：測量方程：控制器：

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制閉環(huán)系統(tǒng)：

23被控對象：測量方程：控制器：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出定義3：

引理1：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制24定義3：引理1：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制24定理3：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制25定理3：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制25定理4：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制問題26定理4：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制問題26仿真算例:最優(yōu)解：控制器參數(shù)：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制27仿真算例:最優(yōu)解：控制器參數(shù)：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出改進(jìn)前：改進(jìn)后：圖7狀態(tài)軌線仿真結(jié)果:隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制28改進(jìn)前：改進(jìn)后：圖7狀態(tài)軌線仿真結(jié)果:隨機(jī)時延和丟包的NC改進(jìn)前：改進(jìn)后：仿真結(jié)果:圖8誤差軌線隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制29改進(jìn)前：改進(jìn)后：仿真結(jié)果:圖8誤差軌線隨機(jī)時延和丟包的NC

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5結(jié)論與展望30緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器結(jié)論與展望

1、前向通道存在時延和丟包2、前向和反向通道存在時延和丟包3、前向和反向通道存在隨機(jī)時延和丟包結(jié)論1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的跟蹤控制2、QoS與QoP（即服務(wù)性能和控制性能）之間的優(yōu)化點(diǎn)3、基于多通信通道共享的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)展望31結(jié)論與展望結(jié)論1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的跟蹤控制展望3謝謝32謝謝32網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸出反饋控制

答辯人：紀(jì)雯指導(dǎo)教師：楊光紅教授Monday,October31,202233網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸出反饋控制答辯人：紀(jì)雯Sunday論文基本內(nèi)容：

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望534論文基本內(nèi)容：緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究背景缺點(diǎn)：布線復(fù)雜，成本高，系統(tǒng)可靠性、抗干擾性和靈活性差。傳統(tǒng)控制模式優(yōu)點(diǎn)：可以實現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程操作和控制，提高系統(tǒng)診斷力、方便安裝與維護(hù)，并能有效減少系統(tǒng)的重量和體積、增加系統(tǒng)的靈活性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)35網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究背景缺點(diǎn)：布線復(fù)雜，成本高，系統(tǒng)可靠性、抗網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)執(zhí)行器n控制器1執(zhí)行器1網(wǎng)絡(luò)控制器q傳感器1傳感器m被控對象系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化節(jié)點(diǎn)智能化控制現(xiàn)場化和功能分散化系統(tǒng)開放化和產(chǎn)品集成化36網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)執(zhí)行器n控制器1執(zhí)行器1網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本問題節(jié)點(diǎn)驅(qū)動方式

網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延網(wǎng)絡(luò)調(diào)度單包和多包傳輸數(shù)據(jù)包的時序錯亂

數(shù)據(jù)包的丟失時鐘同步如何補(bǔ)償？37網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本問題節(jié)點(diǎn)驅(qū)動方式如何補(bǔ)償？5輸出反饋控制器的設(shè)計前向設(shè)計靜態(tài)輸出反饋控制器前向反向設(shè)計基于觀測器的輸出反饋控制器隨機(jī)設(shè)計動態(tài)輸出反饋控制器38輸出反饋控制器的設(shè)計前向設(shè)計靜態(tài)輸出反饋控制器前向設(shè)計基于觀

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制39緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制圖1

零階保持器被控對象采樣器控制器1時延決策器采樣器控制器2控制器L寄存器u(k)x(t)y(t)時間驅(qū)動u(t)x(k)y(k)事件驅(qū)動Ts丟包執(zhí)行器傳感器40基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制圖1零階保持器被控對象被控對象：化簡得：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制引入函數(shù)：41被控對象：化簡得：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制引入函則閉環(huán)系統(tǒng)為：定理1：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制靜態(tài)輸出反饋控制器：42則閉環(huán)系統(tǒng)為：定理1：基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制靜仿真算例:圖2狀態(tài)軌線圖基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制43仿真算例:圖2狀態(tài)軌線圖基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5基于觀測器的NCS輸出反饋控制44緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器基于觀測器的NCS輸出反饋控制圖3

基于觀測器的動態(tài)輸出反饋控制器網(wǎng)絡(luò)被控對象執(zhí)行器傳感器45基于觀測器的NCS輸出反饋控制圖3基于觀測器的網(wǎng)基于觀測器的NCS輸出反饋控制觀測器：控制器：

被控對象模型為：

定義估計誤差為：

定義增廣向量為：

46基于觀測器的NCS輸出反饋控制觀測器：控制器：被控對象基于觀測器的NCS輸出反饋控制無數(shù)據(jù)包丟失S–C有數(shù)據(jù)包丟失C–A有數(shù)據(jù)包丟失兩通道都有數(shù)據(jù)包丟失閉環(huán)控制系統(tǒng)模型：（8）47基于觀測器的NCS輸出反饋控制無數(shù)據(jù)包丟失S–C有數(shù)據(jù)由子系統(tǒng)描述的事件的事件率：

丟包率定義1：對任意給定的初始條件，系統(tǒng)（8）的解滿足

則系統(tǒng)（8）是全局指數(shù)穩(wěn)定的?；谟^測器的NCS輸出反饋控制48由子系統(tǒng)描述的事件的事件率：丟包率定義1：對定理2:基于觀測器的NCS輸出反饋控制定義2：

對于任意的和任意的，表示區(qū)間上的切換次數(shù)，如果對于和，有成立，則為平均駐留時間，為

振蕩界。49定理2:基于觀測器的NCS輸出反饋控制定義2：對于任意求解:仿真算例：基于觀測器的NCS輸出反饋控制50求解:仿真算例：基于觀測器的NCS輸出反饋控制18特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.3327，選取：

基于觀測器的NCS輸出反饋控制51特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.332在區(qū)間上，，，可以得到和，初始條件為

圖4狀態(tài)軌線圖5估計誤差軌線基于觀測器的NCS輸出反饋控制52在區(qū)間上，，，

緒論1

基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2

基于觀測器的NCS輸出反饋控制3隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制4

結(jié)論與展望5隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制53緒論1基于時延切換的NCS靜態(tài)輸出反饋控制2基于觀測器被控對象網(wǎng)絡(luò)控制器執(zhí)行器傳感器寄存器寄存器圖6隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制54被控對象網(wǎng)絡(luò)控制器執(zhí)行器傳感器寄存被控對象：測量方程：控制器：

隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋控制閉環(huán)系統(tǒng)：

55被控對象：測量方程：控制器：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出定義3：

引理1：隨機(jī)時延和丟包的NCS動態(tài)輸出反饋