本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)估計(jì)和控制若干問(wèn)題研究

  更多相關(guān)文章： 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 最優(yōu)估計(jì) 最優(yōu)控制 LQG控制 丟包 確認(rèn)機(jī)制 智能傳感器

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事和生活中。網(wǎng)絡(luò)的引入帶來(lái)諸多優(yōu)勢(shì),如減少了系統(tǒng)布線,降低了設(shè)備維護(hù)成本,便于信息共享,提高了系統(tǒng)擴(kuò)展性等,但也帶來(lái)新的問(wèn)題,如數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生延時(shí)、丟包等。對(duì)于存在丟包的系統(tǒng),如果估計(jì)器知道控制量的丟失情況,這樣的系統(tǒng)稱為丟包且有確認(rèn)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),該系統(tǒng)通常也稱為T(mén)ransmission Control Protocol-like(TCP-like)系統(tǒng)；否則,稱為丟包且無(wú)確認(rèn)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),該系統(tǒng)通常也稱為User Datagram Protocol-like(UDP-like)系統(tǒng),UDP-like系統(tǒng)是本文主要研究對(duì)象。有確認(rèn)機(jī)制能簡(jiǎn)化系統(tǒng)的理論分析,但在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境中,由于存在丟包和延時(shí),要實(shí)現(xiàn)確認(rèn)機(jī)制是比較困難的。無(wú)確認(rèn)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)以犧牲一些傳輸?shù)目煽啃詾榇鷥r(jià),提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性,減少了額外的數(shù)據(jù)傳輸能量的消耗,更適合用于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。然而,這種系統(tǒng)的估計(jì)和控制問(wèn)題難于分析,很多基本問(wèn)題都尚未解決,也缺少研究這類系統(tǒng)有效的方法。本文主要研究UDP-like系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)和linear quadratic Gaussian (LQG)控制問(wèn)題。主要的研究工作和貢獻(xiàn)如下：(1)我們得到了UDP-like系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)器。它可以分解成TCP-like系統(tǒng)的最優(yōu)估計(jì)器和一個(gè)累和項(xiàng)。我們提出了一種“輔助估計(jì)器的方法”用于研究這種結(jié)構(gòu)的最優(yōu)估計(jì)器的穩(wěn)定性。研究表明存在一個(gè)臨界的觀測(cè)值數(shù)據(jù)傳輸率,它決定著估計(jì)誤差協(xié)方差均值的穩(wěn)定性。該臨界值與TCP-like系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的臨界值是一致的。對(duì)于丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),是否存在確認(rèn)機(jī)制是不影響最優(yōu)估計(jì)器穩(wěn)定性的。同時(shí),我們也得到了使得協(xié)方差的期望指數(shù)收斂的條件。(2)我們研究UDP-like系統(tǒng)的最優(yōu)LQG控制問(wèn)題。我們采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法推導(dǎo)LQG控制器,研究表明在最優(yōu)LQG控制中分離定理不成立,其求解過(guò)程復(fù)雜,一般情況下沒(méi)有解析解。最后我們指出,在兩種特殊的情況下,最優(yōu)控制存在且可以遞歸求解。(3)我們研究基于智能傳感器的UDP-like系統(tǒng)的最優(yōu)估計(jì)問(wèn)題。首先提出兩個(gè)條件：1)采用智能傳感器；2)執(zhí)行器可以將控制量及其丟包的情況告知智能傳感器。對(duì)于滿足這兩個(gè)條件的UDP-like系統(tǒng),我們得到了最優(yōu)估計(jì)器,然后構(gòu)造估計(jì)誤差協(xié)方差的有限維和無(wú)窮維乘積概率空間。通過(guò)它們,我們得到了協(xié)方差期望穩(wěn)定的條件,證明了協(xié)方差期望依分布收斂到一個(gè)可測(cè)函數(shù),最后我們給出一些實(shí)用的估計(jì)器性能評(píng)估的方法。(4)我們研究基于智能傳感器的UDP-like系統(tǒng)的最優(yōu)LQG控制問(wèn)題。我們首先推導(dǎo)有限時(shí)間LQG控制器,它是狀態(tài)估計(jì)值的線性函數(shù),控制器可以通過(guò)耦合的Riccati方程遞歸求取。然后給出了無(wú)限時(shí)間控制器存在的條件,并證明了當(dāng)該控制器存在時(shí),閉環(huán)系統(tǒng)均方穩(wěn)定。(5)我們研究UDP-like系統(tǒng)的次優(yōu)快速估計(jì)器設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們首先設(shè)計(jì)了適合這種系統(tǒng)的快速估計(jì)器,然后給出了這種估計(jì)器穩(wěn)定的充分條件。最后分析了控制量丟包率,觀測(cè)量丟包率和確認(rèn)信號(hào)丟包率對(duì)該估計(jì)器穩(wěn)定性和性能的影響。(6)我們研究UDP-like系統(tǒng)的次優(yōu)LQG控制設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們首先提出在使用次優(yōu)估計(jì)器前提下設(shè)計(jì)LQG控制的框架,然后設(shè)計(jì)次優(yōu)的線性估計(jì)器�；谠摴烙�(jì)器,我們得到了有限時(shí)間LQG控制器,該控制器是在這個(gè)框架下最優(yōu)的,而且控制律遞歸計(jì)算方式和經(jīng)典LQG控制類似。然后我們給出無(wú)限時(shí)間LQG控制器存在的條件,證明了當(dāng)該控制器存在時(shí),閉環(huán)系統(tǒng)是均方穩(wěn)定的。在上述研究工作中,對(duì)于UDP-like系統(tǒng),我們解決了一些最優(yōu)估計(jì)和最優(yōu)LQG控制方面的基本問(wèn)題,提供了穩(wěn)定且高效的次優(yōu)估計(jì)器和控制器,同時(shí)也研究了基于智能傳感器的UDP-like系統(tǒng)的最優(yōu)估計(jì)和最優(yōu)LQG控制的基本問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 傅磊,戴冠中;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究綜述[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2005年25期

2 邢江;關(guān)治洪;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與展望[J];控制工程;2006年04期

3 付賢政;胡良兵;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究綜述[J];安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

4 孔德明;方華京;;一種獲取網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的最大允許傳輸間隔的方法[J];計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化;2007年03期

5 王立元;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)分析[J];天津科技;2007年06期

6 張煥水;;《2009網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)國(guó)際研討會(huì)》成功舉行[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2010年01期

7 凌強(qiáng);顧慧卉;;帶寬約束下網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的量化研究綜述[J];控制工程;2011年06期

8 喬維;薛楠;;淺談網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)[J];計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用;2012年09期

9 車傳文;車高峰;;淺析網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)[J];電腦與電信;2012年08期

10 郝學(xué)偉,徐立鴻;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能及穩(wěn)定性分析[J];控制工程;2002年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 慕德俊;傅磊;戴冠中;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的廣義預(yù)測(cè)控制算法研究[A];第25屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2006年

2 韓璞;李超;董澤;崔秀政;;工業(yè)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)混合調(diào)度算法研究[A];2009中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集（2）[C];2009年

3 王隔霞;李麗花;;多步長(zhǎng)采樣網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制器的設(shè)計(jì)[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第六分冊(cè)）[中南大學(xué)學(xué)報(bào)（增刊）][C];2009年

4 方華京;章紅;鄭英;謝林柏;楊方;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制[A];第16屆中國(guó)過(guò)程控制學(xué)術(shù)年會(huì)暨第4屆全國(guó)故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 陳晨;陳杰;張娟;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)及其在火控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[A];第二十六屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2007年

6 劉秀芝;戴亞平;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的容錯(cuò)控制研究綜述[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

7 馬長(zhǎng)林;姜紅;;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換控制[A];第二十六屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2007年

8 趙翔輝;郝飛;;一類非線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的絕對(duì)穩(wěn)定性[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

9 李璋;潘永才;;一類網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中魯棒控制器的設(shè)計(jì)[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

10 陳煜強(qiáng);劉亞濱;許志艷;崔建鵬;陳建高;;有延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)故障容錯(cuò)控制(英文)[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第二分冊(cè)）[C];2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李秀英;隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的H_∞濾波和控制[D];黑龍江大學(xué);2014年

2 林鴻;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)估計(jì)和控制若干問(wèn)題研究[D];浙江大學(xué);2016年

3 李玉清;帶有異步特性的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

4 袁智;離散網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模與控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 謝林柏;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中若干問(wèn)題的研究[D];華中科技大學(xué);2004年

6 霍志紅;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究[D];華中科技大學(xué);2006年

7 詹習(xí)生;基于通信約束的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)最優(yōu)性能研究[D];華中科技大學(xué);2012年

8 李璋;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的建模與魯棒控制問(wèn)題的研究[D];華中科技大學(xué);2007年

9 塔宏;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的自適應(yīng)方法[D];華中科技大學(xué);2009年

10 常玲芳;時(shí)延網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的控制與穩(wěn)定性研究[D];燕山大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊春波;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)及其在三容系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2004年

2 李志偉;一類Delta算子系統(tǒng)的飽和控制研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 王碩;基于量化的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[D];華北電力大學(xué);2015年

4 蔣蓉蓉;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)時(shí)延和丟包問(wèn)題的研究[D];安徽工程大學(xué);2015年

5 張燕燕;具有時(shí)延和丟包的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)分析和控制[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

6 曹江南;具有隨機(jī)通信時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)控制問(wèn)題研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

7 魏宇;基于切換系統(tǒng)處理方法的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[D];太原科技大學(xué);2015年

8 賈二娜;信道受限的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)延時(shí)問(wèn)題研究[D];大連海事大學(xué);2008年

9 王鵬;網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的魯棒控制研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2009年

10 梁軍;球桿網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的延時(shí)分析與控制方法研究[D];中南大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：1275790