文档介绍：第卷第期武汉理工大学学报. .
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基于的网络化控制系统时延补偿控制
李红艳
湖北经济学院计算机学院,武汉
摘要: 为了解决不确定性变化的互联网传输时延影响网络控制系统的动态性能,利用自适应最小均方滤波算
法对网络时延进行在线预估,基于优化网络控制系统结构设计了一种自适应时延补偿器。实验结果表明基于算法
时延预估方法对网络控制系统时变时延有较高的预测精度,根据预测的时延设计的时延补偿器很好的改善了远程控制
系统的动态性能。
关键词: 时延预估; 网络控制系统; 最小均方误差; 补偿器
中图分类号: . 文献标识码: 文章编号:——.

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网络控制系统已成为控制领域研究的一个热点,然而这些研究并没有在系统中很好地解决互联网时延
的问题。由于信息延时、延时的不确定性、数据包丢失,使得网络控制系统分析和综合变得较为复杂。如
何有效地克服网络时延和数据包丢失对控制系统性能的影响成为网络控制系统设计一个重要且亟待解决的
问题。当前,对网络时延问题己有不少的研究成果』,根据研究目的不同,基本可分为类:一类是从网络
通信角度,对网络吞吐量、响应时间、丢包、抖动等参数进行测量、分析与预测,其主要目的是为了评估网络性
能,为网络的设计、运营与维护提供参考;另一类是从控制的角度,研究如何在网络控制中处理网络时延以使
系统具有更好性能。此类研究往往将网络时延问题简单化、或采用复杂的计算算法,不适合在线预测,得到
的数据也不具有可比性。为了更好地处理互联网时延的影响,该文将网络时延看作一个具有高度非线性特
征的时间序列,利用基于最小均方滤波算法对网络时延进行在线预估,并改善传统网络控制系统结
收稿日期:..
基金项目:湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目和湖北省教育厅科研项目,,
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作者简介:李红艳一,女,博士,讲师.:..
武汉理工大学学报年月
构,设计了带时延预估的时延补偿器来补偿互联网传输时延对控制系统动态性能的影响。
时延预估
由于网络控制系统的实时性需求,在对网络时延进行预估时,算法的选择尤为重要。在时延预估时,必
须处理好预测精度和在线计算速度的矛盾,由于网络传输时延不确定性,完全精确地预测互联网时延几乎是
不可能的。因此,需要选择算法简单、预测精度高、适合在线自适应预估的算法。
.自适应预估算法
定义当前时刻估计的均方误差为代价函数,并遵循最小均方误差准则来动态调节加权因子,使预测输出
与期望响应实测值之间的均方误差达到最小。预测互联网时延过程需要利用当前时刻及此前个采
样点的互联网时延值,输入向量为,每个时延采样值对应的权重因子组成的阶权重向量。对各时延
采样点加权后得到预测值如式所示:

式中:在时刻之前的时刻网络传输时延输入信号矢量噩:⋯一;输出信号为;
⋯表示￡权系数构成的权矢量。
第时刻网络时延与预测值之间误差为:
一一
按照自适应线形拟合误差信号均方值最小准则调整权矢量,由式得到均方误差为:
—
其中,为输入信号自相关矩阵,即;为时刻参考信