本文關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 控制輸入飽和約束 時(shí)變采樣周期 短時(shí)變時(shí)延 液位系統(tǒng)　出處：《浙江工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場可視化,取得更好的人機(jī)交互效果,還可以通過生產(chǎn)過程中得到的各類信息來實(shí)施遠(yuǎn)程控制和診斷。這使得系統(tǒng)靈活性更強(qiáng),生產(chǎn)過程更安全,生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)更好。目前,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)已被成功應(yīng)用于航空航天、遠(yuǎn)程機(jī)器人控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、過程控制等領(lǐng)域。然而,由通信約束帶來的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、變采樣、丟包等問題會使得控制系統(tǒng)性能下降,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。另一方面,由于實(shí)際系統(tǒng)都具有控制輸入飽和問題,它也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性及控制性能。因此綜合考慮控制輸入飽和約束和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的其他問題是非常有必要的。本文主要針對具有控制輸入飽和約束的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中時(shí)變采樣周期和短時(shí)變時(shí)延兩個(gè)問題展開研究,主要工作如下:1)研究具有時(shí)變采樣周期和控制輸入飽和約束的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)保性能控制器設(shè)計(jì)問題。根據(jù)采樣周期的不同,將閉環(huán)系統(tǒng)建模成一個(gè)具有多個(gè)子系統(tǒng)的離散時(shí)間切換系統(tǒng)�；诶钛牌罩Z夫穩(wěn)定性原理及平均駐留時(shí)間方法,給出具有控制輸入飽和約束的最優(yōu)保性能狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法。2)研究具有短時(shí)變時(shí)延和控制輸入飽和約束的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及保性能控制器設(shè)計(jì)問題。將具有短時(shí)變時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模成一個(gè)具有范數(shù)有界不確定性的時(shí)不變系統(tǒng)。對于給定的時(shí)延下界和上界,確定了時(shí)延的名義值和不確定性的范數(shù)上界后,采用魯棒控制方法,給出具有控制輸入飽和約束的保性能狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法。3)搭建了網(wǎng)絡(luò)化液位系統(tǒng)平臺,并在此平臺上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的算法的有效性。采用機(jī)理建模方法建立了液位系統(tǒng)模型,并設(shè)計(jì)了具有控制輸入飽和約束的保性能狀態(tài)反饋控制器。進(jìn)而在.NET4.0框架和Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境下,用C#語言設(shè)計(jì)并開發(fā)變采樣液位控制系統(tǒng)和具有C/S模式且服務(wù)器和客戶機(jī)通過TCP/IP協(xié)議通信的遠(yuǎn)程液位控制系統(tǒng)。最后,在液位實(shí)驗(yàn)裝置上驗(yàn)證了具有控制輸入飽和約束的保性能控制器設(shè)計(jì)的有效性。
[Abstract]:The networked control system not only realizes the visualization of industrial field and achieves better human-computer interaction effect, but also implements remote control and diagnosis through all kinds of information obtained in the process of production, which makes the system more flexible. At present, networked control system has been successfully used in aerospace, remote robot control, wireless sensor network, process control and other fields. Network delay, variable sampling, packet loss and other problems caused by communication constraints will make the control system performance decline and even lead to system instability. On the other hand, because the actual system has the problem of control input saturation. It will also affect the stability and control performance of the system. Therefore, it is necessary to consider the control input saturation constraints and other problems in networked systems. This paper focuses on networks with control input saturation constraints. Two problems, time-varying sampling period and short-time time-varying delay, are studied in the control system. The main work is as follows: (1) the design problem of guaranteed cost controller for networked control system with time-varying sampling period and control input saturation constraint is studied. The closed-loop system is modeled as a discrete-time switching system with multiple subsystems based on Lyapunov stability principle and average dwell time method. The design method of optimal guaranteed cost state feedback controller with control input saturation constraint is given. 2) the stability analysis and guaranteed cost controller design of networked control system with short time varying delay and control input saturation constraints are presented. The networked control system with short time varying delay is modeled as a time invariant system with norm-bounded uncertainties. For a given time delay lower bound and upper bound, After determining the nominal value of the delay and the upper bound of the norm of uncertainty, the design method of guaranteed cost state feedback controller with control input saturation constraint is presented by using robust control method. 3) the platform of networked liquid level system is built. The effectiveness of the proposed algorithm is verified by experiments on this platform, and the liquid level system model is established by using the mechanism modeling method. The guaranteed cost state feedback controller with control input saturation constraints is designed, and then under the framework of. Net 4.0 and Visual Studio 2010, Design and develop variable sampling level control system with C # language and remote level control system with C / S mode and communication between server and client through TCP/IP protocol. Finally, The effectiveness of the design of guaranteed cost controller with control input saturation constraints is verified on a liquid level experimental device.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273

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本文編號：1517983