【摘 要】
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随着现代科学技术的发展,工业控制系统正在向网络化和智能化方向快速发展。网络化控制系统的分析与设计方法在工业、医疗以及航空航天等领域得到了广泛的应用。但是,网络化控
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随着现代科学技术的发展,工业控制系统正在向网络化和智能化方向快速发展。网络化控制系统的分析与设计方法在工业、医疗以及航空航天等领域得到了广泛的应用。但是,网络化控制系统的信道带宽是有限的,传统的周期性采样和控制方式会浪费计算和通信资源。同时,系统存在的参数不确定性和网络时延问题也会对网络化控制系统的分析与设计带来新的挑战。通过一种事先给定的事件触发条件来决定采样信息是否发送有助于节约计算和通信资源、缓解网络拥塞和降低网络时延。因此研究基于事件触发机制的网络化控制系统分析与设计具有重要的理论和应用价值。本文研究具有参数不确定性和网络时延的网络化倒立摆控制系统事件触发机制设计问题,在实现倒立摆系统网络化控制的同时,运用自触发、静态事件触发以及动态事件触发机制来优化网络通讯过程。进而,构建基于True Time2.0的网络化倒立摆控制系统仿真平台和开发网络化倒立摆实验装置,对三种事件触发机制的优缺点进行性能分析与对比,总结其优缺点。论文的主要工作及成果如下:(1)针对现有事件触发机制的总类繁多,无法全面地了解到各种事件触发机制的区别、适用场景以及优缺点,首先系统性地介绍不同类型事件触发机制的工作原理。然后,对同一类型不同形式的事件触发机制进行了分析与比较。最后,总结了不同事件触发机制的优缺点。(2)针对存在参数不确定性和网络时延的网络化倒立摆控制系统,分别采用自触发机制、静态事件触发机制和动态事件触发机制作为信息传输方法,并结合李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术提出一种具有参数不确定和网络时延的事件触发机制与控制器设计方法。通过True Time2.0实时仿真工具箱,搭建了基于自触发机制、静态事件触发机制和动态事件触发机制的网络化倒立摆控制系统仿真平台,实现了基于这三种触发机制的网络化倒立摆控制系统的综合仿真研究。进一步,对上述三种触发机制下网络化倒立摆控制系统的稳定性以及事件的触发次数进行分析与比较。(3)运用MFC的编程框架搭建了基于事件触发机制的网络化倒立摆控制系统实验平台,验证了基于自触发机制、静态事件触发机制和动态事件触发机制的网络化倒立摆控制系统的有效性。其次,分析了这三种触发机制对数据传输次数的优化程度以及对网络化倒立摆控制系统的稳定性和鲁棒性的影响,并对这三种触发机制的算法复杂度进行了分析与对比。最后,总结了这三种触发机制的优缺点。最后,对全文进行了总结,并对今后的研究方向做了展望。
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