网络化控制系统最大允许延迟时间毕设论文.doc

题 目 二〇一〇年月日 Control Engineering Practice 2003,(11):1301–1313 网络化控制系统最大允许延迟时间 Dong-Sung Kim, Young Sam Lee, Wook Hyun Kwon, Hong Seong Park 电气与计算机工程学院，控制信息系统实验室，首尔国立大学， San56-1，Shlrim-dong，Kwanak-ku，首尔151-742，韩国 电气和计算机工程系，江原国立大学，192-1，Hyoza 2-dong， Chuncheon，Kangwon-Do 200-701，韩国 收到2001年7月16日，接受2002年10月22日 摘　要: 本文提出了一种新的方法来获取网络控制系统调度的最大允许延迟时间。该方法利用线性矩阵不等式，可以提供一个比现有的方法更保守的时延。一个网络调度方法就是在通过该方法得到了延时的基础上提出的。一个网络的带宽分配给每个节点，每个传感器和控制器的采样周期是确定的。提出的方法可以处理三种类型的数据（周期信息、非周期信息和消息），保证实时传输周期性的和非周期性的数据，网络利用率和最小的非实时消息。 关键词: 网络控制系统，周期采样，神经网络预测 1 引言 在一个分布式控制系统中，反馈控制回路通过网络形成闭环。基于网络的分布式控制系统称为网络化控制系统（NCS）MADB））(Cavalieri, Stefano, Mirabella 1995; Beauvais Deplanche, 1995）。但这些文并Beauvais Deplanche,1995; Hong,1995）Beauvais Deplanche, 1995），但它不支持异步数据。几种调度网络控制系统的动态调度算法被提出了(Zuberi Shin, 1997; Hong Ye, Walsh, Bushnell, 2001）当应用到NCS时，它存在局限性因为它没有考虑NCS的一些特征如MADB和采样周期。一个调度算法可分配的网络带宽，并确定采集期间传送的传感器数据（Hong, 1995）。在Hong（1995）中，网络控制系统只有单输入、单输出（SIS?），只考虑周期数据，并且没有分析MADB。 基于多输入多输出（MIMO）系统，一个网络调度方法考虑三种类型数据（Park, Kim, Kim, Kwon, 2002)。在这个论文中，用 Ricatti 方程估计的MADB过于保守，这意味着估计的MADB过小，对本文讨论的网络调度方法有所启发。在Branicky, Phillips, and Zhang (2000),; Wei Zhang, Branicky, and Phillips (2001)和Walsh and Hong Ye (2001)中，提出了MADB的计算方法Park et al. (2002)的结果。它分配了网络节点的带宽，利用所得的MADB决定了的每次循环采样周期内的传感器的数据，保证周期和非周期性的数据的实时传输，最大限度地减少了网络的信息利用率。 本文结构如下。在下面的部分中，描述了网络控制系统模型。在第3节，通过线性矩阵不等式导出了MADB，保证网络控制系统的稳定。在第4节，提出了一种网络调度方法，分配带宽，并确定采样周期。在第5节，仿真结果显示，方法是有用的。最后，在第6节得出结论。 2 在控制回路中保证稳定的MADB 网络控制系统如图1所示。一个控制回路由一个控制器、传感器及执行器组成。该传感器，执行器和控制器公用同一种传输介质。 该MADB被定义为最大允许区间时，即从传感器节点取样来自被控对象的传感器数据的瞬间到执行器输出传送数据传输到被控对象的瞬间。如果采样在第j次循环时间超过给定的MADB，然后整个系统的稳定性不能得到保证。在这种情况下，被控对象的输出可能偏离理想的轨迹，或控制系统。因此，有必要从给定的对象和控制器的参数和配置中获得MADB。图2显示了一个带有网络诱导延时的网络反馈控制系统。 图1 网络控制循环图 图2 含传感器和执行器的网络化控制回路 如图3所示的网络控制系统的时序图。这个设置的缺点是，系统随时间变化。 图3 网络控制系统信号时序图 本文检验一个带有传感器和执行器节点的单一控制回路模型的稳定性。多控制回路的一个节点是可以改变为有一个单一的控制回路的多节点。也就是说，一个节点有多个控制回路，可更改为有一个单一的控制回路的节点之和 图3时序图描述了输出过程和瞬间采样，进入控制器节点和执行器节点的信号，网络诱导延迟。 2.1 在连续的网络控制系统中的MADB 在一个单一的控制回路j中，被控对象可以以下面的状态空间的形式来描述：