本文關(guān)鍵詞： 基于模型的控制系統(tǒng) 事件觸發(fā) 量化反饋控制 系統(tǒng)噪聲 信道時延　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)得到了越來越多的關(guān)注。相比于一般的控制系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)引入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)作為反饋信道,可以實現(xiàn)更遠距離的控制、包容更大規(guī)模的控制系統(tǒng)、獲得更高的反饋信道可靠性。然而數(shù)字網(wǎng)絡(luò)在帶給控制系統(tǒng)優(yōu)勢的同時,也給系統(tǒng)引入了一些問題,最顯著的就是量化誤差問題:由于信道的數(shù)字性,采樣得到的信號必須量化為有限比特表示的離散量后才能傳輸,這個過程會給系統(tǒng)帶來量化誤差;另外,隨著系統(tǒng)規(guī)模越來越大結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,網(wǎng)絡(luò)資源消耗也越來越多,如何提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率成為人們關(guān)注的要點,比如通過設(shè)計合理的動態(tài)量化器減少反饋變量傳輸使用的比特數(shù)或延長系統(tǒng)的采樣間隔來減少網(wǎng)絡(luò)資源占用;此外,網(wǎng)絡(luò)通信還存在時延、丟包等問題。這些問題都會對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)造成非常大的影響,針對這些問題設(shè)計新的控制策略在理論和實際中具有相當(dāng)重要的意義和價值。本文主要針對這些問題,研究了基于事件觸發(fā)的動態(tài)量化反饋策略,并針對網(wǎng)絡(luò)時延以及系統(tǒng)噪聲進行了更深入研究。首先研究了基于模型的事件觸發(fā)動態(tài)量化反饋控制策略,并將其作為全文的基礎(chǔ)。為了延長系統(tǒng)的平均通信周期,本文采用了基于模型的事件觸發(fā)控制,在兩次采樣期間通過系統(tǒng)的近似模型來估計系統(tǒng)狀態(tài)并計算控制量。為了在使用有限比特量化的同時保證系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性,本文采用了動態(tài)均勻量化器,并結(jié)合事件觸發(fā)特性,最終應(yīng)用了表面量化的均勻量化器。為了解決動態(tài)量化器帶來的編解碼問題,本文將基于系統(tǒng)狀態(tài)的觸發(fā)條件替換為基于模型狀態(tài)的觸發(fā)條件,并給出了相應(yīng)的量化比特數(shù)下界來保證狀態(tài)誤差不會使系統(tǒng)在更新后立即再次觸發(fā)事件。通過數(shù)學(xué)推導(dǎo),證明了該策略使系統(tǒng)存在一個大于零的最小觸發(fā)間隔,表明采用本策略不會導(dǎo)致"Zeno-behavior",并通過仿真驗證了該策略的有效性。其次,在上述事件觸發(fā)量化反饋控制系統(tǒng)中定量考慮了有界的信道時延的影響。為了使傳感器與控制器中的模型狀態(tài)在更新后相同,采用了基于網(wǎng)絡(luò)包"時間戳"信息的更新方式。通過時間戳中的時間信息,控制器可以得到精確的信道時延,并據(jù)此對更新做出相應(yīng)的補償。此外,針對時延對事件觸發(fā)條件進行了相應(yīng)的修改,給出了對應(yīng)的量化比特數(shù)下界。并且,為了保證系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性,對信道時延提出了兩個約束條件,并基于這兩個條件給出了系統(tǒng)可以容忍的時延上界。仿真結(jié)果驗證了該策略的有效性。最后,在基于模型的事件觸發(fā)量化反饋系統(tǒng)中同時考慮了系統(tǒng)噪聲以及信道時延的影響。為了保證系統(tǒng)在存在有界系統(tǒng)噪聲情況下仍具有一個大于零的最小觸發(fā)間隔,本文采用了混合型的事件觸發(fā)條件,基于這個觸發(fā)條件研究了對應(yīng)的量化比特數(shù)下界,給出了噪聲存在前提下確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的信道時延的上界,并通過仿真進行驗證。
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【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張慶靈;張雪峰;;網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究綜述與前景展望[J];信息與控制;2007年03期

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本文編號：1555606