（控制理论与控制工程专业论文）多变量网络控制系统建模、控制与调度初探.pdf

上海大学博士学位论文 摘要 摘要 自上世纪9 0 年代以来，随着计算机技术、通信技术、网络技术以及控制理论 的发展，网络控制技术以及在网络平台上构筑而成的网络控制系统已成为自动化 领域技术发展的热点。它不仅在实践上为解决远程实时控制中已经遇到或将要遇 到的诸多技术难题带来新的解决思路和方法，而且在理论上将促进自动控制技术、 计算机技术和通信技术等多学科的相互渗透和交叉发展。因此，进行网络控制系 统的研究对我国工业、农业、军事与民用网络控制系统的建设具有十分重要的理 论和应用价值。 本文主要针对工业过程中日益广泛的多变量网络控制系统所特有的建模和控 制难度大、调度复杂的问题，进行了系统的理论分析和实验研究，构建出该类网 络控制系统连续、离散以及多采样时间模型；并采用时滞系统理论、线性矩阵不 等式和自由权矩阵方法，得到系统存在诸多不确定性条件下保守性低的稳定性和 鲁棒性条件，设计出一种新颖的自适应灰色预测动态反馈调度器和多种先进的鲁 棒玩控制器、鲁棒容错控制器以及非线性网络迭代学习跟踪控制器；最后，基于 所得到的理论研究结果，以双并联倒立摆控制系统为对象，开发出一套基于局域 网的多变量网络控制系统的实验平台。其主要研究成果概括如下： 1 建立了多变量网络控制系统的模型：首先对多变量网络控制系统进行了详 细地分析，得出一个具有多时延函数微分方程的连续时间模型；并依据离散系统 理论，推导了传感器、控制器为时间驱动，执行器为事件驱动条件下的多变量网 络控制系统的离散时间模型：最后，利用提升技术推导出一类多采样周期的多变 量网络控制系统增广状态空间模型，为多采样网络控制系统的研究提供了基础。 2 研究了多包、单包传输情况下多变量网络控制系统的稳定性和鲁棒性：充 分考虑系统各状态之间的相关性以及系统参数的不确定，构造新的增广l y a p u n o v k r a s o v s l d i 函数，并采用线性矩阵不等式和自由权矩阵的方法对多变量网络控制系 统的时滞独立和时滞依赖稳定性进行分析，从理论上推导出更加宽松的稳定性和 鲁棒性定理。仿真实验验证了所提定理的有效性。 3 设计了多变量网络控制系统鲁棒控制器和自适应灰色预测控制器：采用自 由权矩阵方法，推导出更为简单、宽松的线性矩阵不等式形式的鲁棒性能指标的 充分条件，设计了鲁棒玩控制器以及执行器失效情况下的鲁棒容错控制器；在此 基础上引入预测思想，利用新陈代谢原理建立等维新息g m ( 1 ，1 ) 模型，提出了 一种自适应灰色预测网络控制策略，以有效减小网络不确定性所带来的影响。 上海大学博士学位论文多变量网络控制系统建模、控制与调度初探 4 研究了非线性多变量网络控制系统稳定性和迭代学习跟踪控制策略：针对 一类通用不确定非线性多变量被控对象，采用时滞理论和线性矩阵不等式方法， 推导该类系统网络控制环境下的渐近稳定性条件，并利用迭代学习策略设计出具 有全局学习收敛能力和保证所构成系统稳健性的先进学习跟踪控制器。 5 提出了一种新型自适应灰色预测动态反馈调度策略：首先对多变量网络控 制系统信息调度原理进行了解析描述，推导出保证系统渐近稳定的条件：并基于 反馈调度思想研究了一种基于灰色预测网络运行状况的动态调度方法，通过动态 调整控制系统各回路采样周期和优先级来合理分配网络资源，给性能较差的回路 分配较多的网络资源和较高的优先级，以减小该回路网络诱导时延，从而克服了 现有r m 等调度方法的不足，有效地处理动态网络环境下的系统控制，为多变量 网络控制系统的联合设计提供一种新思路。 6 基于局域网构建了一种多变量网络控制实验平台：详细探讨了多变量网络 控制系统的软硬件实验设计方案，并采用自适应灰色预测控制和模型预测最优控 制两种策略，分别对校园网环境下分布式两单级倒立摆的跟踪控制和双并联耦合 倒立摆的稳定控制进行了仿真和实验研究。 以上研究，进一步拓宽了网络环境下被控对象的适用范围，为网络控制系统 的推广、应用提供了理论支持和实验基础。 关键词：网络控制系统、网络诱导时延、数据包丢失、调度、灰色预测理论、灰 色模型、肌性能指标、线性矩阵不等式、迭代学习控制、双并联倒立摆 上海大学博士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , n e t w o r kt e c h n o l o g ya n dc o n t r o lt h e o r ye t c t h en e t w o r k e dc o n t r o lt e c h n o l o g ya n dt h e n e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m sc o n s t r u c t e du p o nn e t w o r kp l a t f o r r nh a db e e nah o tr e s e a r c h i s s u ei nt h ef i e l do fa u t o m a t i o nt e c h n o l o g ys i n c et h e19 9 0 so ft h e2 0 mc e n t u r y i tn o t o n l yi np r a c t i c ec a np r o v i d en e w i d e a sa n dm e t h o d st os o l v eal o to ft e c h n i c a lp r o b l e m s w h i c hh a dm e to rw i l lm e e ti nt h er e m o t er e a l - t i m ec o n t r o ls y s t e m s b u ta l s oi nt h e o r y c a l lp r o m o t em u t u a li n f i l t r a t i o na n dc r o s sd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i cc o n t r 0 1t e c h n o l o g y , c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ye t c t h e r e f o r et h er e s e a r c ho f n c s sf o ro u rn a t i o n a li n d u s t r y , a g r i c u l t u r e m i l i t a r ya n dc i v i li so fg r e a tt h e o r ya n d a p p l i c a t i o nv a l u e s i nt h i s d i s s e r t a t i o n , t h e s ei s s u e s a b o u tm o d e l i n g ，c o n t r o la n ds c h e d u l i n go f m u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s w h i c hi s i n c r e a s i n gi nt h ei n d u s t r y , a r e d e e p l ys t u d i e d t h ec o m p l e t ec o n t i n u o u s - t i m em o d e l d i s c r e t e t i m em o d e la n d m u l t i s a m p l e t i m em o d e la r ed e r i v e d t h el o o s ec o n s e r v a t i v es u f f i c i e n tc o n d i t i o n sf o r c o n v e r g e n c ea n dr o b u s t n e s sa r eg i v e nb a s e do nt h er e s e a r c ho ft i m e d e l a ys y s t e m s t h e o r y , l i n e a rm a t r i xi n e q u a l i t ya n df r e e - w e i g h t i n gm a t r i xm e t h o d a n ds o m en e w c o n t r o lm e t h o d sa r ep r e s e n t e dt op e r f e c t l ys o l v et h eu n c e r t a i n t i e sp r o b l e ma b o u t m u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s s u c ha sd y n a m i cf e e d b a c ka d a p t i v eg r e y p r e d i c t i o ns c h e d u l e r , r o b u s th 。c o n t r o l l e r , r o b u s t f a u l t - t o l e r a n tc o n t r o l l e ra n d n o n 1 i n e a ri t e r a t i v el e a r n i n gt r a c k i n gc o n t r o l l e r a tl a s t t h el o c a la r e an e t w o r kc o n t r o l s y s t e m so fp a r a l l e lc o u p l e di n v e r t e dp e n d u l u ma r ec o n s t r u c t e dt os h o wt h ee 伍c a c ya n d f e a s i b i l i t yo ft h ep r o p o s e dm e t h o d s t h em a i nr e s e a r c hw o r ki sd e s c r i b e da sf o l l o w s ： l 、硼1 em o d e l i n go fm u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m si sp r e s e n t e d b a s e do n t h ed e t a i l e da n a l y s i so fn e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s t h ec o n t i n u o u s t i m ed i f f e r e n t i a l m a t h e m a t i c a lm o d e lw i t hm u l t i d e l a yo fn e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m si sd e s c r i b e d t h e n u s i n gd i s c r e t e t i m es y s t e mt h e o r y , t h ed i s c r e t e - t i m em a t h e m a t i c a lm o d e lo fn e t w o r k e d c o n t r o ls y s t e m si sp r o p o s e dw h e nt h es e n s o rn o d ea n dc o n t r o l l e rn o d ei st i m et r i g g e r e d ， a c t u a t o ri se v e n tt r i g g e r e d a tl a s tt h ee x t e n d e dm u l t i - s a m p l e - t i m em a t h e m a t i c a lm o d e l w i t hs h o r tt i m e d e l a yo fm u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m si sg i v e nb yu s i n g l i f l i n gt e c h n o l o g y i tp r o v i d e st h eb a s i sf o rm u l t i - s a m p l e - t i m en e t w o r k e dc o n t r o l s y s t e m sr e s e a r c h 2 ) t h ei s s u eo fs t a b i l i t ya n dr o b u s t n e s sa n a l y s i sf o rm u l t i - v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o l s y s t e m si sr e s e a r c h e du n d e rt h ec o n d i t i o no fm u l t i p a c k e tt r a n s f e ro rs i n g l e - p a c k e t t r a n s f e r c o n s i d e r i n gt h ec o r r e l a t i o no ft h es y s t e ms t a t e sa n dt h eu n c e r t a i n t yo ft h e s y s t e mp a r a m e t e r s ，an e we x t e n d e df u n c t i o no fl y a p u n o v - k r a s o v s k i ii sc o n s t r u c t e d t h e nt h ed e l a y d e p e n d e n ts u f f i c i e n tc o n d i t i o n sa n dt h ed e l a y i n d e p e n d e n ts u f f i c i e n t c o n d i t i o n sf o rs y s t e m sa r ed e r i v e db yu s i n gl i n e a rm a t r i xi n e q u a l i t yt h e o r ya n d f r e e w e i g h t i n gm a t r i xm e t h o d b a s e do nt h ea b o v er e s e a r c h t h em o r el o o s es t a b i l i t y t h e o r e ma n dr o b u s t n e s st h e o r e mi sg i v e n t h ee f f i c a c ya n df e a s i b i l i t yo ft h ep r o p o s e d t h e o r yi ss h o w nb yp r e s e n t i n gs i m u l a t i o nr e s u l t s 3 、t h er o b u s tc o n t r o l l e ra n dt h ea d a p t i v eg r e yp r e d i c t i v ec o n t r o l l e ra r ed e s i g n e d b y u s i n gf r e e w e i g h t i n gm a t r i xm e t h o d t h es i m p l ea n dl o o s el i n e a rm a t r i xi n e q u a l i t y s c o n d i t i o nf o rr o b u s ta s y m p t o t i cs t a b i l i t yi sd e r i v e d t h er o b u s t 风c o n t r o l l e ra n dt h e r o b u s tf a u l t - t o l e r a n tc o n t r o l l e rf o ru n c e r t a i nc o n t i n u o u s - t i m em u l t i v a r i a b l en e t w o r k e d c o n t r o ls y s t e m sw i t ha c t u a t o r sf a i l u r ei sd e s i g n e db a s e do nt h er e s e a r c ho f 巩c o n t r o l t h e o r y , w h e r ei t sn e t w o r kt r a n s m i s s i o ni sc o n n e c t e dw i t hn e t w o r k - i n d u c e dd e l a ya n d i i i 上海大学博士学位论文 多变量网络控制系统建模、控制与调度初探 p a c k e td r o p o u t t h e nu s i n gg r e yt h e o r ya n da d a p t i v es w i t c h i n gm e t h o d ，an e wa d a p t i v e g r e yp r e d i c t i o nc o n t r o is t r a t e g yf o rm u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m si s p r o p o s e dt o r e d u c et h ee f f e c t so ft h es y s t e mu n c e r t a i n t i e s t h ew h o l em o d e l i n g p r o c e d u r eo ft h i sm e t h o di se s t a b l i s h e d t h ee q u a ld i m e n s i o ng m ( 1 ，1 ) m o d e li s e s t a b l i s h e db yu s i n gm e t a b o l i cp r i n c i p l e t 1 1 i sm e t h o do n l yi d e n t i f i e st w op a r a m e t e r s a n da v o i d s o n l i n e s o l v i n gt h ed i o p h a n t i n ee q u a t i o na n di n v e r s em a t r i x s ot h e c o m p u t a t i o nl o a do ft h ea l g o r i t h mc a nb er e d u c e dg r e a t l y , a n dr e a l - t i m ep r o p e r t yi s a d v a n c e d 4 1t h es t a b i l i t ya n dt h ei t e r a t i v el e a r n i n ge o n t r o la p p r o a c hf o rn o n l i n e a r m u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m sa r es t u d i e d b yu s i n gt h et i m e d e l a yt h e o r y a n d1 i n e a rm a r x i n e q u a l i t ym e t h o d t h ea s y m p t o t i cs t a b i l i t yc o n d i t i o n sa r ed e r i v e df o ra c l a s so fg e n e r a ln o n l i n e a rp l a n tw i t hu n c e r t a i n t y t h et r a c k i n gc o n t r o lm e t h o do f i t e r a t i v el e a r n i n gc o n t r o lf o rn e t w o i k e dc o n t r o ls y s t e m si sd e s i g n e d w h i c hc a nt r a c kt h e d e s i r e d 乜a i e c t o r yf o ra n ya r b i t r a r yp r e c i s i o ni naf i x e df i 越t ei n t e r v a l n l et r a c k i n ge r r o r o ft h i sa p p r o a c ht e n d st ob ez e r oa st h en u m b e ro fi t e r a t i o ni n c r e a s e s a n dt h e c o n v e r g e n c ei nt h ei t e r a t i o nd o m a i nc a na l s ob ee n s u r e d 5 1t h ei s s u eo fd y n a m i cf e e d b a c ks c h e d u l i n gs t r a t e g yf o rm u l t i - v a r i a b l en e t w o r k e d c o n t r o ls y s t e m si ss t u d i e d ad i s c r e t et i m e v a r i a n tm a t h e m a t i cm o d e l i n t e g r a t i n gc o n t r o l a n di n f o r m a t i o ns e h e d u l i n gf o rm u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m si sd e v e l o p e d b a s e do nt h er e s e a r c ho ft h ec o m m u n i c a t i o ns e q u e n c en o t i o na n dm i x e dl o g i c a l d y n a m i c a lf r a m e w o r k a n dt h ep o s e d n e s sc o n d i t i o i l sw h i c hc a nm a k es y s t e ms t a b l ea r e d e r i v e dt o o t h e nu s i n gf e e d b a c ks c h e d u l i n gi d e a s t h ea d a p t i v eg r e yp r e d i c t i o n d y n a m i cf e e d b a c ks c h e d u l i n gs t r a t e g yi sp r o p o s e d b yo n l i n ea d j u s t i n gs a m p l ep e r i o d s o ft h ec o n t r o ls y s t e m ss h a r i n gn e t w o r kr e s o u r c e m o r en e t w o r kr e s o u r c e sa n d1 1 i g h e r p r i o r i t yi ss e tf o rt h ec o n t r o ll o o pw i t hp o o rp e r f o r m a n c e t h e nt h en e t w o r kb a n d w i d t h a r ea l l o c a t et oe a c hc o n t r o ls y s t e md y n a m i c a l l ys oa st oa d a p tt ot h ev a r i a t i o no f n e t w o r kl o a d 1 1 1 ep r o p o s e da l g o r i t h mc a nd e a le f f e c t i v e l yw i t ht h ed y n a m i cn e t w o r k e n v i r o n m e n tt oo v e r c o m et h es h o r t c o m i n go ft r a d i t i o n a lr a t em o n o t o n i ca n dr e d u c et h e n e t w o r k - i n d u c e dd e l a y , a n dc a n s u c c e s s f u l l yg i v eas o l u t i o nt ot h ep r o b l e mo f s c h e d u l i n ga n dc o n t r o lc o - d e s i g n 6 、，n l en o v e lm u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m se x p e r i m e n tp l a t f o r mb a s e do n l o c a la r e an e t w o r ki sd e s i g n e d t h ec o m p l e t eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e s i g np r o g r a mo f p a r a l l e lc o u p l e di n v e r t e dp e n d u l u mi sd e e p l yr e s e a r c h e d t h e nu s i n ga d a p t i v eg r e y p r e d i c t i o nc o n t r o la n do p t i m a lc o n t r o lb a s e dm o d e l t h et r a e k i n gc o n t r o lo fc a m p u s n e t w o r kb a s e dd i s t r i b u t e dt w oi n v e r t e dp e n d u l u r ns y s t e ma n dt h es t a b i l i t yc o n t r o lo f c a m p u sn e t w o r kb a s e dp a r a l l e lc o u p l e di n v e r t e dp e n d u l u ma r er e a l i z e do nt h e d e v e l o p e dn e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m sp l a t f o i t sr e s p e c t i v e l y t 1 1 i sp l a t f o r mc a ns e r v e sa s au s e f u lt o o lf o rt h e o r e t i c a lr e s e a r c h e r so nm u l t i v a r i a b l en e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s i nc o n c l u s i o n a l lt h er e s e a r c hw o r ki nt h i sd i s s e r t a t i o nf u r t h e re x p a n d st h es c o p eo f p l a n ti nt h ea p p l i c a t i o nn e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s a n dp r o v i d e st h ee x p e r i m e n t a l f o u n d a t i o na n dt h et h e o r e t i c a ls u p p o r tf o rn e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m sp r o m o t i o n k e yw o r d s ：n e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s ( y c s s ) ，n e t w o r k i n d u c e dd e l a y , d a t ap a c k e t d r o p o u t ，s c h e d u l i n g ，g r e yp r e d i c t i o nt h e o r y , g r e ym o d e l ( g m ) ，风 p e r f o r m a n c e ，l i n e a rm a t r i xi n e q u a l i t i e s ( l m i ) ，i t e r a t i v el e a r n i n gc o n t r o l ( i l c ) ，p a r a l l e ld o u b l ei n v e r t e dp e n d u l u m 上海大学博士学位论文 图表清单 图表清单 图1 1 网络控制系统基本结构图2 图1 2 基于确定性系统方法的网络化控制系统8 图1 3 基于线性离散切换系统方法的网络化控制系统1 0 图1 4 基于参考模型的网络化控制系统1 2 图1 5 模糊增益自适应调整网络控制系统1 3 图1 6 网络学习控制系统基本结构图1 5 图1 7 多变量网络智能控制系统基本结构图。1 6 图1 8 网络控制系统协同优化反馈调度结构图1 9 图1 9 基于动态死区协同优化反馈调度结构图1 9 图1 1 0 多变量复杂对象网络控制系统研究框架2 2 图2 1 多变量网络控制系统结构图2 6 图2 2 远程设定多变量网络控制系统结构图2 9 图2 3 非理想网络下控制系统信号时序3 4 图2 4 传感器、控制器为时间驱动、执行器节点为事件驱动方式下各信号时序图3 6 图2 5 多变量多采样周期网络控制系统结构图。4 0 图3 1 无时延情况下系统状态响应6 0 图3 2 时延为2 4 m s 情况下系统状态响应曲线6 0 图3 3 时延为1 6 5 1 m s 情况下系统状态响应曲线6 0 图3 4 时延为3 0 0 m s 情况下系统状态响应曲线6 0 图3 5 时延为1 3 5 5 m s 情况下不确定n c s s 状态响应曲线6 l 图4 1 多变量网络控制系统的自适应灰色预测控制框图7 8 图4 2 执行器无故障状态响应曲线：8 2 图4 3 执行器l 故障时状态响应曲线。8 2 图4 4 执行器2 故障时状态响应曲线。8 2 图4 5 执行器无故障时状态响应曲线。8 3 图4 6 执行器无故障时状态响应曲线( 文献【1 3 1 】) 8 3 图4 7 执行器1 故障时状态响应曲线8 3 图4 8 执行器l 故障时状态响应曲线( 文献 1 3 1 】) 8 3 图4 9 执行器2 故障时状态响应曲线。8 3 图4 1 0 执行器2 故障时状态响应曲线( 文献【1 3 l 】) 8 3 图5 1 非线性多变量网络迭代学习跟踪控制系统原理图9 0 图5 2 时变对象网络控制系统状态响应曲线( 无延时) 9 6 图5 3 时变对象网络控制系统状态响应曲线( 延时为2 4 7 m s ) 9 7 图5 4 时变对象网络控制系统状态响应曲线( 延时为5 2 1 m s ) 9 7 图5 5 时变对象网络控制系统状态响应曲线( 延时为l o o m s ) 。9 7 图5 6p 型迭代学习跟踪结果图( 无延时) 9 8 图5 7p d 型迭代学习跟踪结果图( 无延时) 9 8 图5 8p 型迭代学习跟踪结果图( 延时为6 m s ) 9 8 图5 9p d 型迭代学习跟踪结果图( 延时为6 m s ) 9 9 i x 上海大学博士学位论文 多变量网络控制系统建模、控制与调度初探 图5 1 0 迭代学习输出跟踪误差图9 9 图6 1 多变量网络控制系统调度示意图1 0 2 图6 2 基于灰色预测的网络动态反馈调度结构图1 0 8 图6 3 灰色预测的网络动态反馈调度原理图1 0 9 图6 4 仿真实验原理示意图。1 1 5 图6 5 倒立摆的方波信号的响应曲线( 低载) 1 1 5 图6 6 网络调度结果显示图( 低载) 11 6 图6 7 倒立摆的方波信号的响应曲线( 过载) 1 1 6 图6 8 网络调度结果显示图( 过载) 1 1 6 图6 9 倒立摆的方波信号的响应曲线( 过载+ 5 丢包率) 1 1 6 图6 。1 0 网络调度结果显示图( 过载+ 5 丢包率) 。1 1 7 图6 1 1 倒立摆的方波信号的响应曲线( 低载) 1 1 7 图6 1 2 网络调度结果显示图( 低载) l1 7 图6 1 3 倒立摆的方波信号的响应曲线( 过载) 。1 1 7 图6 1 4 网络调度结果显示图( 过载) 。1 1 8 图6 1 5 倒立摆的方波信号的响应曲线( 过载+ 5 丢包率) 1 1 8 图6 1 6 网络调度结果显示图( 过载+ 5 丢包率) 。1 1 8 图7 1 双并联倒立摆网络控制实验系统结构图1 2 3 图7 2 双并联倒立摆系统的结构图1 2 3 图7 3 双倒立摆底座结构图1 2 3 图7 4 客户机端的软件流程图1 2 4 图7 5 用户登陆界面1 2 5 图7 6 控制系统主界面1 2 5 图7 7 控制器选择界面12 6 图7 8 双并联倒立摆网络控制系统实时曲线界面1 2 6 图7 9 服务器端的软件流程图1 2 7 图7 1 0 倒立摆l 的摆杆角度( 无网络) 1 2 9 图7 1 l 倒立摆2 的摆杆角度( 无网络) 1 2 9 图7 1 2 倒立摆1 的摆杆角度( 有网络) 1 2 9 图7 1 3 倒立摆2 的摆杆角度( 有网络) 1 3 0 图7 1 4 模型预测最优控制策略示意图1 3 0 图7 1 5 双并联倒立摆控制结果( 无网络) 1 3 1 图7 1 6 上海大学校园网时延。1 3 2 图7 1 7 双并联倒立摆控制结果( 有网络、无补偿) 1 3 2 图7 1 8 双并联倒立摆控制结果( 有网络、有补偿) 1 3 2 图7 1 9 双并联倒立摆控制结果( 增大延时、无补偿) 1 3 3 图7 2 0 双并联倒立摆控制结果( 增大延时、有补偿) 1 3 3 x 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特雯l , l j n 以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：鲰讫 u ，o 师签名：日期： 上海大学博士学位论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 网络控制系统( n e t w o r k e dc o n t r o ls y s t e m s ，n c s s ) 是近十几年来随着计算机 技术、网络通信技术以及控制科学的迅猛发展与交叉渗透而出现的一种新的控制 系统，它实现了将不同地域的传感器、控制器、执行器等通过网络连接起来，从 而构成了更加灵活、功能更为强大的控制体系，在企业信息化和自动化的发展过 程中正产生着越来越大的影响。 本章分析并讨论了所选课题的研究意义及研究概况，较为全面地总结了目前 国内外有关网络控制系统的主要研究问题，对网络控制系统的建模、控制方法以 及仿真和实验等方面进行了详细地综述，最后列出了全文的组织结构、研究内容 以及所做的主要工作。 1 2 研究背景及意义 自上世纪9 0 年代以来，随着计算机、通信、网络、控制等技术的发展，在网 络平台上构筑而成的n c s s 已成为自动化领域技术发展的热点。n c s s 将自动控制 技术和通信网络技术相结合，构筑成分布式系统，能实现企业经营决策、管理、 计划、调度、过程优化以及现场控制的一体化，满足企业高效益、高生产率的要 求，为工业控制和企业管理决策带来了一种全新的模式，已被广泛应用于汽车、 智能楼宇、大规模制造系统、智能高速公路交通系统、城市公用设施及企业供应 和物流链之中1 1 5 i 。可以预计，在未来的几十年里，网络控制必将深刻地影响控制 理论及其应用的发展，推动国民经济、社会、国防等领域的信息化应用。因此， 在促进信息系统与传统工业系统的结合以及持续发展