基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化反饋控制研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建立在共享網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,主要由執(zhí)行器、傳感器、被控對象和控制器四部分組成的具有分布化和網(wǎng)絡(luò)化特性的反饋系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)得到更廣泛應(yīng)用和更深層次發(fā)展的同時,亟待解決影響控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)通信帶寬限制、承載能力限制和服務(wù)能力限制三大問題。針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)帶寬有限的問題,量化器應(yīng)運(yùn)而生。
　　 量化做為一種編碼裝置成為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不可缺少的一部分。量化編碼的特點(diǎn)是能夠解決帶

2、寬有限的限制,且結(jié)構(gòu)簡單,便于操作。缺點(diǎn)是量化過程使系統(tǒng)行為可能出現(xiàn)兩種變化。一種變化是飽和。另一種變化是量化平衡點(diǎn)附近的性能惡化。針對量化平衡點(diǎn)附近的性能惡化,主要采取兩種方法抑制量化誤差:第一種方法是更換高精度的系統(tǒng)設(shè)備;第二種方法也是一種經(jīng)濟(jì)的方法是采用一些措施降低量化誤差的影響。重置量化狀態(tài)就是一種解決抑制量化平衡點(diǎn)附近的性能惡化的新方法。
　　 本論文研究了基于重置量化狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在各種情況下的表現(xiàn):第一階段,研

3、究了結(jié)合數(shù)據(jù)量化和網(wǎng)絡(luò)通信丟包同時存在,且控制器的控制信號也存在數(shù)據(jù)傳輸丟包情況下,控制信號對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制狀況:第二階段,研究引入量化器后的量化跳變?nèi)绾翁幚?提出了連續(xù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化觀測器設(shè)計;第三階段,研究了連續(xù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化控制器設(shè)計。
　　 本文根據(jù)對數(shù)量化器特點(diǎn),貝努力二項分布模型、概率論、統(tǒng)計學(xué)和隨機(jī)過程的理論,實現(xiàn)了基于重置量化狀態(tài)的控制器對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
　　

4、本論文的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　 1.針對現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò),考慮被控對象輸出值量化和傳輸信道數(shù)據(jù)丟包兩種不確定因素同時存在的情況,設(shè)計控制信號可能存在數(shù)據(jù)丟包的控制器去控制系統(tǒng)。使控制誤差滿足漸近穩(wěn)定的同時滿足H∞性能。最后,通過用一個數(shù)值仿真例子的實驗,驗證了所設(shè)計的雙極控制器的可靠性。
　　 2.針對控制器自身精度不高或者噪聲干擾等原因產(chǎn)生的量化跳變引起的量化誤差,設(shè)計了一種基于狀態(tài)重置的觀測器。所提出的觀測器著重分析對

5、數(shù)量化器的特性,分析跳變出現(xiàn)的各種狀態(tài),達(dá)到狀態(tài)重置抑制量化跳變對系統(tǒng)影響的目的。最后,通過用一個數(shù)值仿真例子的實驗,驗證了狀態(tài)重置的觀測器比標(biāo)準(zhǔn)觀測器在抑制量化器產(chǎn)生的誤差方面,效果更顯著。
　　 3.在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)量化是處理信號免受帶寬限制的有效方法。但是量化過程產(chǎn)生的量化跳變對系統(tǒng)性能的影響又不可避免。針對如何抑制量化跳變對系統(tǒng)的影響的問題,研究了一種基于狀態(tài)重置的動態(tài)量化反饋控制器。首先驗證了狀態(tài)重置觀測器不會惡