基于鲁棒控制的网络控制系统应用系统开发
发布时间：2022-07-12 10:57
随着社会经济的不断发展,国家强力推行"中国制造2025"、"互联网+"等政策有力地促进了社会科技进步,助推了计算机技术、控制网络及通信技术的高速发展。与此同时,高速EtherNet以及EtherCAT总线技术的高速发展,为网络控制系统（NCS）的革新提供可靠保障,有利于系统应用及推广。NCS具有网络化、集成化、分布化和控制节点智能化等结构特点,然而由于系统加入了网络,难免给系统引入了一系列问题,包括时延、数据包的丢失、时序错乱等。上述问题不仅会降低系统控制性能,而且也是导致系统不稳定的潜在因素。因此,论文主要针对网络时延问题,以计算机控制网络的QoS为基础,以控制性能指标为目标,设计了基于鲁棒控制算法的网络控制器设计,并搭建了网络控制系统实验平台,具体工作如下:（1）研究了存在时延的网络控制系统,应用鲁棒控制方法设计存在时延的系统控制器。通过构建网络控制系统的连续系统数学模型,并转化为离散系统模型,将系统控制回路的不确定诱导时延转化为被控对象离散系统数学模型系数,然后构建动态闭环控制系统模型。运用Lyapunov理论证明系统全域渐近稳定性,将其转化为线性矩阵不等式（LMI）方程的存在性...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 NCS的国内外研究现状
1.3 网络时延
1.4 鲁棒控制在NCS中的研究现状
1.5 主要研究内容
第2章 理论基础预备
2.1 NCS体系架构
2.2 时延问题的系统建模方法
2.3 不确定性鲁棒控制系统的设计
2.4 硬件选型设计
2.4.1 电机选型计算
2.4.2 丝杆选型计算
2.4.3 被控对象数学模型
2.5 本章小结
第3章 具有时延的NCS鲁棒控制器设计
3.1 鲁棒控制器设计
3.1.1 系统描述与建模
3.1.2 控制器设计与系统分析
3.1.3 控制算例
3.2 控制系统仿真
3.2.1 TrueTime仿真工具箱
3.2.2 仿真系统控制器设计
3.2.3 仿真控制系统设计
3.2.4 仿真实验条件
3.2.5 结果分析
3.3 本章小结
第4章 网络控制实验平台的搭建
4.1 实验系统总体方案
4.2 硬件平台设计
4.2.1 平行双轨道试验台
4.2.2 控制柜的设计
4.3 硬件控制系统选型设计
4.3.1 控制器选型
4.3.2 交流伺服驱动器和电机
4.3.3 高速计数器单元
4.3.4 输入输出模块
4.3.5 位移传感器
4.4 控制系统软件部分
4.4.1 系统初始化配置
4.4.2 电机驱动器初始化
4.4.3 控制程序设计
4.4.4 上位机控制软件设计
4.4.5 控制界面的设计
4.4.6 通信系统设计
4.5 本章小结
第5章 实验验证
5.1 实验系统
5.2 实验方案
5.3 结果分析
5.4 本章小结
总结与展望
总结
展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EtherCAT通信的双电机速度联动控制系统设计[J]. 董汉卿,周建华,鲁文其,汪全伍. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]长时延广义网络化控制系统的鲁棒H∞控制[J]. 杨丽芸,鲍冬冬,仇计清,孙晓岭,张晨曦,张立俊. 河北科技大学学报. 2015(04)
[3]网络控制系统的最新研究综述[J]. 游科友,谢立华. 自动化学报. 2013(02)
[4]网络控制系统研究综述与展望[J]. 芮万智,江汉红,侯重远. 信息与控制. 2012(01)
[5]基于信号量化处理的随机时滞网络化系统的分析与设计[J]. 褚红燕,费树岷,刘金良,翟军勇. 控制与决策. 2011(11)
[6]随机时延网络控制系统的鲁棒H∞状态反馈控制[J]. 谢德晓,黄鹤,张登峰,王执铨. 系统工程与电子技术. 2011(09)
[7]网络控制系统的TrueTime分析与仿真[J]. 张湘,肖建. 兰州交通大学学报. 2010(03)
[8]网络控制系统时延分布研究[J]. 周祖德,陈本源,刘泉,龙毅宏. 控制与决策. 2010(04)
[9]网络控制系统的发展现状及展望[J]. 李洪波,孙增圻,孙富春. 控制理论与应用. 2010(02)
[10]一类丢包时延网络控制系统的鲁棒H∞滤波[J]. 张皓,严怀成,刘涛,陈启军. 控制与决策. 2009(12)
博士论文
[1]不确定网络控制系统鲁棒分析与事件触发控制研究[D]. 刘于之.大连理工大学 2015
[2]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
[3]水下机器人运动控制系统体系结构的研究[D]. 甘永.哈尔滨工程大学 2007
硕士论文
[1]基于组态软件的泵控马达实验平台测控系统设计与研究[D]. 蒙杨超.长安大学 2015
[2]网络控制系统时延建模与控制综合研究[D]. 肖波.武汉科技大学 2014
[3]基于EtherCAT工业以太网的现场控制系统主站设计与应用研究[D]. 杨林.南京理工大学 2014
[4]基于以太网的无刷直流电机网络控制系统的研究及设计[D]. 李敏.中南大学 2010
[5]矩阵Schur补的性质及其应用[D]. 黄卫红.南京信息工程大学 2008
[6]网络控制系统仿真方法的研究[D]. 王书喜.西安理工大学 2007
[7]基于以太网的远程监控系统的研究与应用[D]. 陈建群.燕山大学 2007
本文编号：3658996
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 NCS的国内外研究现状
1.3 网络时延
1.4 鲁棒控制在NCS中的研究现状
1.5 主要研究内容
第2章 理论基础预备
2.1 NCS体系架构
2.2 时延问题的系统建模方法
2.3 不确定性鲁棒控制系统的设计
2.4 硬件选型设计
2.4.1 电机选型计算
2.4.2 丝杆选型计算
2.4.3 被控对象数学模型
2.5 本章小结
第3章 具有时延的NCS鲁棒控制器设计
3.1 鲁棒控制器设计
3.1.1 系统描述与建模
3.1.2 控制器设计与系统分析
3.1.3 控制算例
3.2 控制系统仿真
3.2.1 TrueTime仿真工具箱
3.2.2 仿真系统控制器设计
3.2.3 仿真控制系统设计
3.2.4 仿真实验条件
3.2.5 结果分析
3.3 本章小结
第4章 网络控制实验平台的搭建
4.1 实验系统总体方案
4.2 硬件平台设计
4.2.1 平行双轨道试验台
4.2.2 控制柜的设计
4.3 硬件控制系统选型设计
4.3.1 控制器选型
4.3.2 交流伺服驱动器和电机
4.3.3 高速计数器单元
4.3.4 输入输出模块
4.3.5 位移传感器
4.4 控制系统软件部分
4.4.1 系统初始化配置
4.4.2 电机驱动器初始化
4.4.3 控制程序设计
4.4.4 上位机控制软件设计
4.4.5 控制界面的设计
4.4.6 通信系统设计
4.5 本章小结
第5章 实验验证
5.1 实验系统
5.2 实验方案
5.3 结果分析
5.4 本章小结
总结与展望
总结
展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EtherCAT通信的双电机速度联动控制系统设计[J]. 董汉卿,周建华,鲁文其,汪全伍. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]长时延广义网络化控制系统的鲁棒H∞控制[J]. 杨丽芸,鲍冬冬,仇计清,孙晓岭,张晨曦,张立俊. 河北科技大学学报. 2015(04)
[3]网络控制系统的最新研究综述[J]. 游科友,谢立华. 自动化学报. 2013(02)
[4]网络控制系统研究综述与展望[J]. 芮万智,江汉红,侯重远. 信息与控制. 2012(01)
[5]基于信号量化处理的随机时滞网络化系统的分析与设计[J]. 褚红燕,费树岷,刘金良,翟军勇. 控制与决策. 2011(11)
[6]随机时延网络控制系统的鲁棒H∞状态反馈控制[J]. 谢德晓,黄鹤,张登峰,王执铨. 系统工程与电子技术. 2011(09)
[7]网络控制系统的TrueTime分析与仿真[J]. 张湘,肖建. 兰州交通大学学报. 2010(03)
[8]网络控制系统时延分布研究[J]. 周祖德,陈本源,刘泉,龙毅宏. 控制与决策. 2010(04)
[9]网络控制系统的发展现状及展望[J]. 李洪波,孙增圻,孙富春. 控制理论与应用. 2010(02)
[10]一类丢包时延网络控制系统的鲁棒H∞滤波[J]. 张皓,严怀成,刘涛,陈启军. 控制与决策. 2009(12)
博士论文
[1]不确定网络控制系统鲁棒分析与事件触发控制研究[D]. 刘于之.大连理工大学 2015
[2]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
[3]水下机器人运动控制系统体系结构的研究[D]. 甘永.哈尔滨工程大学 2007
硕士论文
[1]基于组态软件的泵控马达实验平台测控系统设计与研究[D]. 蒙杨超.长安大学 2015
[2]网络控制系统时延建模与控制综合研究[D]. 肖波.武汉科技大学 2014
[3]基于EtherCAT工业以太网的现场控制系统主站设计与应用研究[D]. 杨林.南京理工大学 2014
[4]基于以太网的无刷直流电机网络控制系统的研究及设计[D]. 李敏.中南大学 2010
[5]矩阵Schur补的性质及其应用[D]. 黄卫红.南京信息工程大学 2008
[6]网络控制系统仿真方法的研究[D]. 王书喜.西安理工大学 2007
[7]基于以太网的远程监控系统的研究与应用[D]. 陈建群.燕山大学 2007
本文编号：3658996
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3658996.html
