計算機(jī)控制系統(tǒng) 課件 第10章 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計

《計算機(jī)控制系統(tǒng)》2023年7月第10章網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析第10章網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析210.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.4網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)設(shè)計方法討論10.1.1基本概念網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)也稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，即NCS（NetworkedControlSystem），這個詞于1998年出現(xiàn)在馬里蘭大學(xué)GregoryC.Walsh等人的論著中，但并沒有給出確切的定義，只是用圖說明了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)的控制系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，分布在不同的區(qū)域的各系統(tǒng)部件如監(jiān)視計算機(jī)、控制器、智能傳感器、執(zhí)行器之間都通過共用的通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息交換和控制信號的傳遞，整個系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)閉環(huán)控制。310.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.1基本概念410.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.1基本概念NCS和控制網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān),控制網(wǎng)絡(luò)有廣義和狹義之分。狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是指在某個區(qū)域內(nèi)一些現(xiàn)場監(jiān)測、控制及操作設(shè)備和通信線路的集成，用以提供設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，使該區(qū)域內(nèi)不同地點的設(shè)備和用戶實現(xiàn)資源共享和協(xié)調(diào)操作，通常所研究的基于總線技術(shù)(如設(shè)備網(wǎng)、控制網(wǎng)和以太網(wǎng)等)構(gòu)架的控制系統(tǒng)可稱為一種狹義上的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。(本課程研究重點)510.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.1基本概念廣義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不但包括狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，還包括通過企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)以及Internet/Intranet實現(xiàn)的對工廠車間、生產(chǎn)線甚至現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控調(diào)變、優(yōu)化等。這里所討論的僅僅局限于狹義上的NCS。610.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是通過一個實時網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)的控制系統(tǒng)，是在某個區(qū)域內(nèi)一些現(xiàn)場檢測、控制及操作設(shè)備和通信線路的集合，用以提供設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。在控制系統(tǒng)的各個部分(如傳感器、控制器、執(zhí)行器等)之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換。710.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸在控制系統(tǒng)中的位置和作用不同，又可以把網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)分為如下幾種：1）網(wǎng)絡(luò)化遙控系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，控制器、執(zhí)行器、被控對象和傳感器等位于控制現(xiàn)場，參考輸入通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制(如遙控式機(jī)器人,遙控裝甲車)。如下圖所示：810.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述網(wǎng)絡(luò)化遙控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)10.1.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2）網(wǎng)絡(luò)化參數(shù)調(diào)整系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對控制器參數(shù)的遠(yuǎn)程修改，可以方便的改變控制器的控制特性，實現(xiàn)系統(tǒng)性能的調(diào)節(jié)。如下圖所示：910.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述網(wǎng)絡(luò)化參數(shù)調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)10.1.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3）網(wǎng)絡(luò)化傳感系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，傳感器的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂破髦小Ｈ绱鸥×熊囓囓壒舱窨刂葡到y(tǒng)。1010.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述網(wǎng)絡(luò)化傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)10.1.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4）網(wǎng)絡(luò)化執(zhí)行系統(tǒng)?？刂破魍ㄟ^網(wǎng)絡(luò)將控制信息發(fā)送給執(zhí)行器，完成數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)。1110.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述網(wǎng)絡(luò)化執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)10.1.3影響網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能的主要因素通信網(wǎng)絡(luò)的引入使得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其分析與設(shè)計中需要處理的問題也有所不同，主要體現(xiàn)在以下三個方面：（1）網(wǎng)絡(luò)時延（2）單包和多包傳輸（3）數(shù)據(jù)包的丟失1210.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.3影響網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能的主要因素（1）網(wǎng)絡(luò)時延系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)時，會由于諸多節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)通信，使得在傳感器、控制器和執(zhí)行器之間存在傳感器-控制器時延和控制器-執(zhí)行器時延。網(wǎng)絡(luò)時延受網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、路由算法、網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時的負(fù)載狀況、網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率和信息包的大小等諸多因素的影響，而呈現(xiàn)出或固定或隨機(jī)、或有界或無界的特征。如果在系統(tǒng)設(shè)計過程中不考慮這個因素，有可能降低系統(tǒng)的控制性能，甚至直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1310.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.3影響網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能的主要因素2）單包和多包傳輸傳感器或執(zhí)行器的數(shù)據(jù)集中在一個數(shù)據(jù)包中傳輸，稱為單包傳輸；如果傳感器或執(zhí)行器的數(shù)據(jù)分為若干個數(shù)據(jù)包傳輸稱為多包傳輸。數(shù)據(jù)需要多包傳輸?shù)脑驍?shù)據(jù)報的大小有限，大的數(shù)據(jù)必須分成多包傳輸網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的傳感器或執(zhí)行器通常相隔很遠(yuǎn)且很分散，很難把數(shù)據(jù)集中在一個數(shù)據(jù)包中傳輸數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，由于傳輸路徑不唯一，數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地的順序會發(fā)生錯亂。數(shù)據(jù)包時序錯亂現(xiàn)象給控制系統(tǒng)帶來了難題。1410.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述10.1.3影響網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能的主要因素3）數(shù)據(jù)報文的丟失對于網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膶崟r性數(shù)據(jù)報文，由于NCS網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點故障和信息碰撞，偶然會發(fā)生信息丟失的情況，雖然多數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都有重發(fā)機(jī)制，但是只適用于一定的時間范圍內(nèi)。此外為了維護(hù)系統(tǒng)性能采用特定的協(xié)議也會發(fā)生數(shù)據(jù)包的丟失。一般對于實時反饋控制數(shù)據(jù)，比如傳感器數(shù)據(jù)和控制信號，應(yīng)遵循將舊數(shù)據(jù)丟棄(TOD)的原則。它保證了隨時為控制計算提供最新的數(shù)據(jù)。1510.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述第10章網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析1610.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概論10.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.4網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)設(shè)計方法討論網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的核心問題就是時延問題。當(dāng)時間延遲相對于采樣周期而言不能忽略時，控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計就必須考慮時延的影響。時延的存在惡化了網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的性能，給控制帶來很多問題，使得常規(guī)的控制器設(shè)計方法、觀測器設(shè)計方法等一般不能直接使用。1710.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的端到端時延在分析NCS的網(wǎng)絡(luò)時延時，傳感器到控制器和控制器到執(zhí)行器的端到端時延直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性能，因此是最主要分析和考慮因素。1810.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的端到端時延根據(jù)時延的產(chǎn)生過程和不同特性，可分為四個組成部分：(1)發(fā)送處理時延：包括源節(jié)點的應(yīng)用程序產(chǎn)生應(yīng)用層信息包的時間和將其轉(zhuǎn)換為合適的網(wǎng)絡(luò)傳輸格式所需要的時間，是可預(yù)測的。(2)等待時延：數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀在發(fā)送緩存中等待MAC協(xié)議發(fā)送的時間，包括在緩存隊列中的排隊時間和進(jìn)行信道競爭等待信道空閑的時間。(最主要的,不確定的)(3)傳輸時延：包括物理層信號發(fā)送到信道上的發(fā)送時間和信號在物理信道上的傳輸時間。(確定的)(4)接收處理時延：將數(shù)據(jù)幀解析還原為應(yīng)用層信息并傳遞給任務(wù)的時間。1910.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的端到端時延NCS中端到端時延是由網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備共同決定的。發(fā)送處理時延和接收處理時延取決于設(shè)備的性能，當(dāng)系統(tǒng)給定時，它們是可以預(yù)測的。傳輸時間在一般情況下相對總時延較小可以忽略不計，因此傳輸時延主要是網(wǎng)絡(luò)帶寬決定的信息發(fā)送時間，是確定的時延。等待時延隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)和數(shù)據(jù)量的增加而增大，即使在正常工作狀態(tài)下，對于采用不同協(xié)議的系統(tǒng)，等待時延也將隨介質(zhì)訪問控制機(jī)制的不同而有很大差異，它是NCS時延最主要的一個不確定因素。2010.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析在網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中傳感器、執(zhí)行器、控制器構(gòu)成了上節(jié)所述的節(jié)點，如圖所示。將傳感器-控制器（兩節(jié)點）時延整體用表示，不再細(xì)分其內(nèi)部構(gòu)成；同樣地，控制器-執(zhí)行器（兩節(jié)點）時延整體用表示。由于控制器本身的計算時延并非網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)特有，因此暫不考慮控制器本身的計算時延。事實上，控制器本身的計算時延可歸入或。對于給定的線性時不變控制器，可將和整體作為系統(tǒng)總時延進(jìn)行時延分析。2110.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析2210.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的時延10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析傳感器、控制器和執(zhí)行器的工作模式有兩種：時間驅(qū)動模式和事件驅(qū)動模式。時間驅(qū)動模式是按周期操作的方式，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點按照特定的周期啟動。事件驅(qū)動模式是按事件驅(qū)動的方式，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點只被特定的事件驅(qū)動，例如按照數(shù)據(jù)包到達(dá)事件來采樣和發(fā)送數(shù)據(jù)。感器節(jié)點作為網(wǎng)絡(luò)信息的始發(fā)地，一般采用時間驅(qū)動方式，在固定周期的驅(qū)動下對被控對象的狀態(tài)等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣、量化和編碼；控制器和執(zhí)行器可以采用時間驅(qū)動和事件驅(qū)動兩種方式。不同的驅(qū)動方式將會影響系統(tǒng)的離散化形式。下面簡要介紹兩種常見的驅(qū)動形式，即傳感器采用時間驅(qū)動，控制器與執(zhí)行器分別采用時間驅(qū)動及事件驅(qū)動時的數(shù)據(jù)傳輸過程。2310.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析（1）控制器與執(zhí)行器采用時間驅(qū)動方式2410.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析傳感器和控制器采用時間驅(qū)動工作方式示意圖10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析（1）控制器與執(zhí)行器采用時間驅(qū)動方式時間驅(qū)動方式中，傳感器時鐘作為系統(tǒng)時鐘。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多個傳感器節(jié)點或控制器和執(zhí)行器采用時間驅(qū)動方式時，需要使得各個節(jié)點時鐘同步。當(dāng)控制器采用時間驅(qū)動時，會導(dǎo)致控制器“空采樣”和“數(shù)據(jù)丟包”的情況出現(xiàn)?？刂破骱蛨?zhí)行器采用時間驅(qū)動方式的缺點在于人為地擴(kuò)大了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)控制器或者執(zhí)行器后，控制器或執(zhí)行器需要等到時鐘驅(qū)動的時刻到來才進(jìn)行計算。2510.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析（2）控制器與執(zhí)行器采用事件驅(qū)動方式2610.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析控制器和執(zhí)行器采用事件驅(qū)動方式時的信號時序圖10.2.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析（2）控制器與執(zhí)行器采用事件驅(qū)動方式在該模式下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)據(jù)到達(dá)控制器或者執(zhí)行器節(jié)點時，該節(jié)點立即進(jìn)行控制量計算或者執(zhí)行控制量。采用這種模式，避免了網(wǎng)絡(luò)時鐘同步，可以最大程度地減少人為的時延，且不存在“空采樣”和“數(shù)據(jù)主動丟包”的情況發(fā)生。然而，網(wǎng)絡(luò)時延往往時變，使得系統(tǒng)表現(xiàn)為非周期采樣系統(tǒng)。2710.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析第10章網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的分析2810.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概論10.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延分析10.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.4網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)設(shè)計方法討論首先對驅(qū)動方式做簡要說明：（1）傳感器采用時間驅(qū)動方式，以采樣周期對被控對象進(jìn)行采樣；（2）控制器采用事件驅(qū)動方式，其接收到傳感器數(shù)據(jù)時立即計算控制量；（3）執(zhí)行器采用事件驅(qū)動方式，即當(dāng)控制量傳輸?shù)綀?zhí)行器時，其立即執(zhí)行相應(yīng)動作。設(shè)控制器為狀態(tài)反饋控制器。下面分兩種情況討論。網(wǎng)絡(luò)總時延小于一個采樣周期h(0<<h)

網(wǎng)絡(luò)總時延大于一個采樣周期h(>h)2910.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.1總時延不大于一個采樣周期3010.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.1總時延不大于一個采樣周期先考慮（k為對應(yīng)的采樣時刻）。此時，在第k個采樣周期內(nèi)，至多包含兩個控制量，即與。此時閉環(huán)系統(tǒng)可表示為：

（10.1）

其中，分段連續(xù)且僅在時刻改變數(shù)值。對（10.1）按周期T采樣后可以得到

（10.2）3110.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.1總時延不大于一個采樣周期以為增廣的狀態(tài)向量，進(jìn)而可以將（10.2）轉(zhuǎn)化為

（10.3）其閉環(huán)系統(tǒng)描述為（10.4）從式（10.4）可以看出，閉環(huán)系統(tǒng)矩陣與總時延相關(guān)。若恒定，則閉環(huán)系統(tǒng)仍然為時不變系統(tǒng)，若時變，則閉環(huán)系統(tǒng)為時變系統(tǒng)。3210.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.2總時延大于一個采樣周期3310.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時延大于一個采樣周期原理圖10.3.2總時延大于一個采樣周期若總時延存在大于一個采樣周期的情況，即，則在一個采樣周期內(nèi)，執(zhí)行器可能收不到控制量，也可能收到多達(dá)N個控制量。例如，若總時延滿足則當(dāng)時，每個采樣周期執(zhí)行器都將收到1個控制量。和（10.3）類似，可以列寫

（10.5）3410.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.2總時延大于一個采樣周期為便于分離k時刻的控制量，選取增廣狀態(tài)向量可以得到(10.6)3510.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.2總時延大于一個采樣周期可以看到，采樣后得到的（10.6）中系統(tǒng)矩陣的階數(shù)和總時延的長度相關(guān)，為了分析該系統(tǒng)，需要收集在時延長度內(nèi)的控制量

。對于其他長度的時延均可按上面的思路進(jìn)行分析。3610.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.3時延、采樣周期和系統(tǒng)穩(wěn)定性通常，選取較短的采樣周期使得離散化設(shè)計能夠盡可能地逼近連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計。但是，在網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，采樣周期的縮短會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，進(jìn)而增加網(wǎng)絡(luò)時延。因此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)設(shè)計時，采樣周期的選取需綜合考慮網(wǎng)絡(luò)時延和系統(tǒng)控制性能。一種可視化分析方法是繪制網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)相對于采樣周期T和網(wǎng)絡(luò)時延的穩(wěn)定性區(qū)域。在開始介紹之前，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)時延為固定時延，這可以通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)（例如令牌環(huán)）。下面用一個例子來說明此分析方法：3710.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.3時延、采樣周期和系統(tǒng)穩(wěn)定性〖例10.1〗考慮具有時延的積分環(huán)節(jié)

(10.7)

解：根據(jù)（10.4）有(10.8)為使得系統(tǒng)穩(wěn)定，需滿足(10.9)3810.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.3時延、采樣周期和系統(tǒng)穩(wěn)定性由于，為便于展示延遲和采樣周期的關(guān)系，將（10.9）轉(zhuǎn)化成如下形式(10.10)以T為橫軸，以為縱軸，繪制穩(wěn)定性區(qū)域如圖所示。采樣周期和時延應(yīng)滿足位于圖中的穩(wěn)定性區(qū)域內(nèi)。3910.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.3時延、采樣周期和系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)：圖中網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時延為常值，且控制律為時，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以根據(jù)如下矩陣判定：(10.11)若的特征值均位于單位圓內(nèi)，則系統(tǒng)穩(wěn)定；反之，不穩(wěn)定。4010.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.4時延下的狀態(tài)估計及狀態(tài)反饋考慮到和具有不同的特性，在時鐘同步的前提下，傳感器-控制器時延可以通過時間戳的方式被控制器獲得，因此，控制器可以利用對當(dāng)前時刻的狀態(tài)進(jìn)行估計，并依此計算控制量；（非固定值）控制器-執(zhí)行器時延不能由控制器在線得到。下面將利用kT時刻的狀態(tài)和傳感器-控制器時延對時刻的狀態(tài)進(jìn)行估計，并以之生成控制量，其中為狀態(tài)對應(yīng)的傳感器-控制器時延。下面以為例進(jìn)行介紹。4110.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計10.3.4時延下的狀態(tài)估計及狀態(tài)反饋首先寫被控對象的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程

（10.12）在時刻，對的估計由（10.12）給出

（10.13）根據(jù)估計出的時刻狀態(tài)，可以生成此時的控制量

（10.14）進(jìn)而可以得到閉環(huán)系統(tǒng)描述為（10.15）4210.3考慮時延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計