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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网络控制系统(Networked Control System,NCS)已经成为自动化领域研究的热点。网络控制系统是一种通过网络实现传感器、控制器和执行器之间数据交换的分布式实时反馈控制系统,大大简化了系统的安装与维护,提高了系统的故障诊断能力,也使得远程控制和实时数据浏览成为了可能。
智能控制算法能够解决高度非线性、不确定性等复杂系统的控制问题。将其应用于网络控制系统中,可以不依赖被控对象的数学模型而进行有效的控制,因而对网络控制系统而言是一种行之有效的控制方法。
本文的主要研究成果概括如下:
(1)分析了网络控制系统中延时、丢包现象产生的原因以及带有不确定时间延时并存在周期性丢包的离散时间网络系统数学模型。
(2)提出了一种补偿网络控制系统中网络传输延迟的补偿器设计方案。在由德国CBB软件公司提供的Labmap软总线所构成的网络控制系统平台上完成了方案的设计和实验验证。实验结果表明,本方案能够较好地补偿网络传输的延迟,使得电机转速较好地跟踪输入的目标转速控制信号。
(3)针对具有传输延时的控制系统,提出将差分进化算法与改进后的增益自适应模糊免疫PID控制算法相结合的控制策略,将差分进化算法用于寻找增益自适应模糊免疫PID控制器的初始参数,并用TmeTime网络控制仿真平台验证了该设计的可行性和有效性。
以上研究,为网络控制系统的控制器设计提出了新的行之有效的方法,为网络控制系统的推广、应用提供了理论支持和实验基础。