通信信道受限的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)最優(yōu)控制算法及性能研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種全分布式、網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)時反饋控制系統(tǒng)，具有低成本、易維護(hù)性、高可靠性等諸多優(yōu)勢。由于信息通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，其不可避免地會遇到一些特殊的問題。通信信道受限的控制問題是由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的有限和噪聲信號的干擾限制通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時傳輸能力而產(chǎn)生的。此類問題的存在可能會降低控制系統(tǒng)的控制性能，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中通信信道受限情況下的控制策略問題進(jìn)行研究具有重要意義。 論文主要針對一類通信信道受限的多輸入多輸出

2、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，研究在有限通信系統(tǒng)資源下系統(tǒng)的建模、通信序列的選取以及控制器設(shè)計等問題，并就通信信道受限對系統(tǒng)控制性能的影響進(jìn)行仿真分析。其具體工作如下： 針對任一時刻只允許部分傳感器和控制器訪問網(wǎng)絡(luò)的情況，引入通信序列矩陣描述信道受限問題，分別建立了在“零控制”、“前次控制”情況下的系統(tǒng)模型；在保證系統(tǒng)能控、能觀的前提下，給出了周期性可行通信序列的選取原則，并設(shè)計出穩(wěn)定的LQG最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)控制器。仿真實(shí)例驗(yàn)證了方法的可行性及有效性。

3、 基于可行通信序列的選取原則，給出了系統(tǒng)最優(yōu)通信序列的選取標(biāo)準(zhǔn)。并根據(jù)LQG最優(yōu)控制問題的特點(diǎn)，將控制性能指標(biāo)定義為不受限與受限情況下的目標(biāo)代價函數(shù)的比值。通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)研究了不同的通信信道受限程度、不同的受限網(wǎng)絡(luò)模型以及通信序列的選取對LQG最優(yōu)控制性能的影響。 進(jìn)一步提出用預(yù)測法來估計信道受限所丟失的實(shí)時信息，建立“預(yù)測控制”情況下的系統(tǒng)模型，設(shè)計出穩(wěn)定的最優(yōu)預(yù)測網(wǎng)絡(luò)控制器，并通過仿真數(shù)例對算法可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。