基于模型和估计器的网络控制系统分析与研究

admin · 发表于 2025-5-20 22:40:51

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网络控制系统(Networked Control System，简记为NCS)是通过网络构成闭环的反馈控制系统，它集成了计算机技术、通信技术和控制理论，是一门新兴的技术并且正成为现代工业生产的主要发展方向。它具有信息共享、成本低廉、使用灵活、易于维护等优点，己成为学术界研究的一个热点。本文针对网络时延对NCS性能造成的影响，从网络时延估计、补偿，不确定长时延下NCS的H∞鲁棒控制题目，NCS半实物仿真等方面对网络控制系统进行了研究。首先，分析了网络传输时延的组成和特性，针对双边网络控制系统，提出了一种时延估计组合模型，并对其有效性进行了分析。以实际网络时延为实验数据，将组合模型应用到网络时延补偿控制器的设计中，对网络时延进行补偿，实验结果表明与没有时延补偿功能的控制器相比较，网络控制系统的动态性能有了明显改善。其次，在状态不完全可测的网络控制系统中，针对不确定网络长时延、网络噪声等题目对系统性能造成的影响，研究了一类具有不确定长时延网络控制系统的H∞鲁棒输出控制题目。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式（linear matrix inequality，简记为LMI）方法，得到了闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件，给出了输出反馈控制器的设计方法。通过仿真算例证明了该方法的有效性。最后，以Visual C++和Matlab为仿真工具设计了一个NCS半实物仿真软件。利用Visual C++提供的socket实现网络通信，利用Matlab 丰富的数学库函数和图形库函数模拟控制系统中控制器和被控对象的功能，实现了网络控制系统的半实物仿真。

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