文档介绍：燕山大学
硕士学位论文
数据包丢失时网络控制系统的稳定性分析及设计
姓名:黄硕
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:关新平
20060301
摘要首先对于时延小于一个采样周期且系统参数不确定情况下的线性连续统渐进稳定的充分条件。进一步,根据网络诱导时延的特性,建其次,考虑了在接个网络传输过程中发生数据包丢失时,网络控制系统的稳定性问题。根据网络传输中数据包丢失的特性,建立了网所谓网络化控制系统,就是指通过计算机网络和总线将传感器、执行器和控制器单元作为网络节点连接起来共同完成控制任务的闭环反馈控制系统。随着计算机网络的广泛使用和网络技术的不断发展,控制系统的结构正在发生变化。使用专用或公用计算机网络代替传统控制系统中的点对点结构,实现传感器、控制器和执行器等系统组件之间的控制信息可以相互传递的系统,即网络化控制系统的研究正在迅速成为当前国际控制领域的一个前沿课题,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。它与传统的控制系统最大的区别在于:在网络控制系统中,网络通讯将成为控制系统的一个重要环节。由于网络传输中存在传输时延,并且这些时延通常具有不确定性和时变性,另外还存在传输数据时序的错乱和丢失等现象,这些都使得系统不再具有定常性和确定性。上述两个方面对控制理论的研究提出了新的挑战和发展机遇。本文系统的分析了网络控制系统的特性,网络的随机时延特性及网络数据包丢失特性等,分析了这些特性对系统控制性能的影响,提出了新的设计方法,解决了网络诱导时延、数据包丢失等现象给控制系统带来的稳定性和鲁棒性问题。系统,利用李亚普诺夫定理来估计传输时延的最大界,给出了网络控制系立了网络控制系统的跳变模型,根据线性跳变理论分析了系统的稳定性,给出了状态反馈控制器的设计方法。通过仿真实例验证了每一种方法的有效性。络控制系统的跳变线性模型,根据李亚普诺夫稳定性理论,通过求解线性矩阵不等式,给出了系统稳定的条件。通过仿真实例验证了方法的有效性。
最后,由于在网络控制系统中,网络数据包的丢失能够降低系统的性能,甚至使系统不稳定,对系统的影响也是一个不容忽视的问题。所以本文针对同时存在网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统,提出了新的建模方法。根据数据包丢失时,更新控制器采用的信息不同,给出了两种不同的问题解决方案:一、采用上一时刻最新到达的数据信息来更新控制器信息;二、设计包丢失补偿器,采用补偿器信息来更新控制器信息。在问题的分析中,建立了异步动态系统的数据包丢失模型,根据李亚普诺夫稳定性理论,分别给出了闭环系统的稳定性条件。通过仿真实例验证了结论的正确性。关键词网络控制系统;网络诱导时延;网络数据包丢失;性;线性跳变理论燕山大学工学硕士学位论文Ⅱ
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溯作者签字瓿作者签名:拟燕山大学硕士学位论文原创性声明燕山大学硕士学位论文使用授权书保密廖在不保密函。日期:δ曛性鲁迦日期:劲彩年垆月H日期:加,甓试乱蝗本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《数据包丢失时网络控制系统的稳定性分析及设计》,是本人在导师指导下,在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。《数据包丢失时网络控制系统的稳定性分析及设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有,本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。年解密后适用本授权书。本学位论文属于朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭导师签名:
a買第滦髀研究的目的与意义当今世界,计算机越来越广泛地应用于我们的日常生活和工作中。同局域控制网和各种现场总线进入制造业和化工厂等工业控制,采用分布式控制方式,具有简单、快捷、连线减少、可靠性提高、容易实现资源共享落在不同空间,它们之间的信息处理需要通过数据通讯网络来实现,这是人机协作方法等都发生了重大变化。因此,使用计算机网络来代替点对点时,随着网络技术的不断发展,尤其是互联网的出现,又为我们提供了诸多便利。于是,基于目刂剖峭缈刂品⒄沟谋厝磺魇啤J率瞪希基于耐缈刂埔丫谝恍┚咛宓目刂屏煊虻玫搅斯惴旱难芯亢应用,比较典型的如网络拥塞控制病俊网络机器人控制、基于脑冻炭刂啤】、基于闹悄芗业缈刂啤⒒贗