預(yù)測(cè)控制在網(wǎng)絡(luò)控制中的應(yīng)用.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由于可實(shí)現(xiàn)資源共享,連接線數(shù)少、易于擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。本文以水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)控制中的被控對(duì)象,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的丟包現(xiàn)象利用預(yù)測(cè)控制中的動(dòng)態(tài)矩陣算法設(shè)計(jì)控制器;針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的不確定短時(shí)延,將模糊思想引入動(dòng)態(tài)矩陣中,設(shè)計(jì)模糊動(dòng)態(tài)矩陣控制器。本文主要工作如下:
　　 首先,詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),分析了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的差別,介紹了由于網(wǎng)絡(luò)的介入,帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包

2、、驅(qū)動(dòng)方式、數(shù)據(jù)包時(shí)序錯(cuò)亂等問(wèn)題。總結(jié)了前人對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制的幾個(gè)主要研究方向。
　　 其次,介紹了動(dòng)態(tài)矩陣算法的基本原理以及各個(gè)參數(shù)對(duì)控制性能的影響。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的丟包現(xiàn)象,提出利用動(dòng)態(tài)矩陣算法設(shè)計(jì)控制器:在執(zhí)行器側(cè),如果控制量發(fā)生丟包,當(dāng)丟包時(shí)刻與上次未丟包時(shí)刻之間的時(shí)間長(zhǎng)度小于預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度時(shí),則用上次未丟包時(shí)刻控制器對(duì)當(dāng)前步的預(yù)測(cè)控制量作為本次的控制量,當(dāng)丟包時(shí)刻與上次未丟包時(shí)刻之間的時(shí)間長(zhǎng)度大于預(yù)測(cè)長(zhǎng)度時(shí),則用執(zhí)行器中儲(chǔ)存的最近

3、時(shí)刻的控制量來(lái)控制被控對(duì)象:在控制器側(cè),如果傳感器向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生丟包,則用丟包前的預(yù)測(cè)模型和實(shí)際模型的誤差來(lái)修正預(yù)測(cè)模型。
　　 再次,本文以水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象,介紹了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)目的等。利用機(jī)理建模法,建立了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在小波動(dòng)情況下的數(shù)學(xué)模型。介紹了Matlab中,網(wǎng)絡(luò)仿真工具箱’Tmetime的組成以及各個(gè)模塊功能和使用方法。在Truetime中搭建了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制系

4、統(tǒng),并分別利用動(dòng)態(tài)矩陣算法以及PID設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)控制器,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)比兩種方法在網(wǎng)絡(luò)中存在丟包時(shí)的控制效果。
　　 最后,研究了存在不確定短時(shí)延的網(wǎng)路控制系統(tǒng),提出將模糊思想與動(dòng)態(tài)矩陣算法相結(jié)合來(lái)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)控制器,來(lái)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)廣義被控對(duì)象隨著網(wǎng)絡(luò)不確定時(shí)延的變化而變化的情況。設(shè)計(jì)中以動(dòng)態(tài)矩陣參數(shù)調(diào)節(jié)的經(jīng)驗(yàn)作為模糊控制的知識(shí)庫(kù),建立模糊規(guī)則,通過(guò)時(shí)延和模糊規(guī)則獲得適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)情況的動(dòng)態(tài)矩陣參數(shù)-控制加權(quán)矩陣Q和誤差加權(quán)矩陣R,然后再利