基于通信协议的鲁棒模型预测控制研究

来源 :上海理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kill5678
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
模型预测控制是一种基于滚动时域的优化控制。自上世纪50年代提出以来,经历半个多世纪的发展,已被广泛应用于化工、航空航天、医疗等众多领域。另一方面,随着无线技术和计算机科学的迅速发展,无线网络已深入到社会生活,逐渐替代了传统“点对点”的连接方式。因此,研究网络化系统的预测控制问题具有十分重要的理论价值和现实意义。然而,由于网络带宽的限制,网络的引入将会造成数据碰撞和网络拥塞等诱导现象。为了解决这些网络诱导问题同时提高网络利用率,在数据传输中使用合理的调度规则是一种行之有效的方法。但是,通信协议的引入会造成数据更新规则的改变,同时数据传输量也会降低,因而对传统预测控制算法递推可行性和网络化系统控制性能的保证提出了新的挑战。本文研究了通信协议影响下网络化控制系统的鲁棒模型预测控制问题,为了解决因常见通信协议如Round-Robin(RR)协议和Try-Once-Discard(TOD)协议影响而带来的数据传输、更新规则改变以及数据传输量减少等问题,运用平均驻留时间、锥补线性化、随机分析等理论和不等式分析技巧,设计了与通信协议相关的预测控制器。此外,本文还研究了网络安全问题,针对网络攻击影响下的网络化控制系统设计了保证系统安全的预测控制器。本文的主要内容包含以下几个方面:研究了通信协议影响下离散时间线性不确定系统的鲁棒模型预测控制问题。首先,借助与令牌相关的类李雅普诺夫方法,在动态输出反馈鲁棒模型预测控制的框架下设计了一组控制器,通过求解一个辅助优化问题,得到了保守性较小的充分条件,提出了一种优化算法进而找到次优方案。然后,基于带有多速率机制和多面体不确定性的系统,研究了RR协议下的鲁棒模型预测控制问题,利用提升技术,将研究的多速率系统转化为带有均匀采样速率的增广系统,借助于不等式分析技术和RR相关的类李雅普诺夫方法,得到了保证系统控制性能的充分条件,通过求解在线优化问题得到控制器参数,保证了算法的可行性和多速率系统的稳定性。研究了状态饱和非线性下具有多面体不确定性的系统的鲁棒模型预测控制问题,为提高网络的利用率和防止数据冲突,采用RR协议来管理数据传输顺序,利用与令牌相关的类李雅普诺夫方法,给出了满足系统鲁棒性的控制器设计方案。进一步,针对具有多面体不确定性和状态饱和非线性的信息物理系统,提出了一种TOD协议下的弹性鲁棒模型预测控制策略,设计了一组鲁棒模型预测控制器,保证了系统的弹性、鲁棒性和指数稳定性。研究了RR协议下多面体不确定系统的弹性鲁棒分布式模型预测控制问题,通过将全局系统分解成多个子系统,成功地降低了计算复杂度,针对子系统之间存在的各种耦合问题,提出了一种新的分布式性能指标,该指标考虑了相邻子系统在上次迭代时的信息,利用与令牌相关的类李雅普诺夫方法和不等式分析技术,得到了若干充分条件,通过求解在线优化问题,得到了一组弹性分布式控制器,进而保证了提出的算法的可行性和分布式系统的稳定性。针对一类具有欺骗攻击和RR协议的线性离散时间多面体不确定系统,研究了基于安全的弹性鲁棒模型预测控制问题,充分考虑了RR协议和欺骗攻击的影响,得到了满足相应性能的充分条件,通过求解一个辅助优化问题,得到了一组控制器以保证系统弹性和安全性。
其他文献
本论文主要研究了一维非厄米量子体系中的拓扑与相变性质,并在几类具体模型中重点讨论了非厄米项对原来体系的影响。首先,我们探讨了复几何相与拓扑以及PT对称破缺之间的关系,并研究了一类有PT对称性普遍形式的二能级(带)模型。我们在非PT对称破缺区域解析计算了该模型的复几何相,并讨论了这一复几何相的实部和虚部的性质,然后给出了相应的物理解释。我们还通过两个具体的模型来说明复几何相的上述性质,它们分别是形如
学位
本论文以网络化系统为研究对象,探讨在几类信息不完整情形影响下的比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制问题。关注的信息不完整情形主要包括一些常见的网络诱导现象(信道衰减和时滞)、随机发生的网络攻击、以及为了降低通信负担而引入的事件触发协议和Round-Robin协议。针对带有上述信息不完整情形的网络化系统的PID控制问题,分别设计PID输出反馈控
学位
多孔钛是目前理想的骨植入材料,在骨移植领域具有巨大的应用前景。目前主流技术制备出的多孔钛在其结构调控、力学性能、生物学性能和制造成本等方面仍然存在问题,因此需要开发一种结构和性能更加优越的多孔钛。渗透铸造-选择性腐蚀技术首次被用来制备多孔钛,其中钼丝作为造孔剂,钛液在真空中渗透到缠绕的钼丝中,然后用自制的混合液来选择性地腐蚀掉钼丝而得到多孔钛。研究过程使用了体式显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪
学位
肝纤维化是肝组织受到损伤后发生的一种可逆的损伤修复反应,持续的肝纤维化会导致严重的肝硬化甚至肝癌。到目前为止,仍没有可供临床使用的治疗肝纤维化的药物或方法。因此,发展有效的预防和治疗肝纤维化的方法对于肝病的治疗至关重要。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)是体内很多重要生化反应的辅酶或底物,在细胞生长、生物节律、能量代谢、抗氧化以及衰老等方面起到重要的调节作用。NAD+前体的补充是增加细胞内NAD+含
学位
量子测量学研究如何利用量子纠缠来提高测量的信噪比。传统的研究思路是通过在线性干涉仪中使用压缩态来降低量子投影噪声,进而获得突破经典极限的相位灵敏度。然而这类方法实际能获得的测量精度很大程度上受限于探测噪声。另一方面,非线性干涉仪利用非线性分束与合束过程将待测信号放大,从而增强干涉仪对探测噪声的鲁棒性。本文围绕自旋为1的旋量玻色爱因斯坦凝聚体(BEC)中的非线性干涉仪展开研究。非线性干涉仪的构建通常
学位
以知名旅游网站游客2019—2022年对海南旅游文本评论为研究对象,将海南按照地理位置以及代表城市,划分为以琼海为代表城市的东部区域、以三亚为代表城市的南部区域、以儋州为代表城市的西部区域以及以海口为代表城市的北部区域4个区域,运用TSE(旅游情感评估)模型对样本进行分析,获得海南旅游游客的情感表现。运用Gephi对评论的高频词进行提取及游客情感画像。研究发现:游客对海南旅游的评论文本中正面评论占
期刊
频发地震已成为制约我国东南沿海及世界其他多发地震区域风电发展的重要因素,国际相关风力机结构设计标准对地震因素考虑多借鉴建筑领域,忽略风与地震联合作用,对于风轮尺寸较大的海上大型风力机,这一假设或不再适用。为保障地震多发区域风力机结构安全,需深入研究地震与风、波浪及海流联合作用下的风力机结构动力学特性,并考虑土-构耦合(Soil Structure Interaction,SSI)效应。同时根据结构
学位
砖石古塔作为人类宝贵的历史文化遗产,其独特的建筑形式,不仅是历史宗教建筑的杰出代表,也具有极高的历史和艺术价值,同时也体现政治、经济等各方面。然而,古塔结构大多都遭受到自然灾害和一些人为破坏的影响,抵御各种灾害,特别是地震灾害的能力不断下降,因此,亟需对其展开抗震防灾保护的研究。考虑到古塔结构的特殊性,目前对其抗震性能和保护方面的研究尚不完善,为此,本文以具有代表性的砖石古塔结构即小雁塔和光塔为研
学位
随着控制科学、计算机及通信技术的日益发展和交叉渗透,控制系统的结构越来越复杂,规模越来越庞大,利用数据通信网络构成闭环控制系统已成为一种发展趋势。为了避免发生网络拥塞现象并提高信息传输的准确性,引入通信调度策略来合理的分配有限的网络资源具有重要的理论和实际意义。然而,到目前为止,基于通信调度策略的研究结果很少涉及故障诊断与容错控制问题。为此,本文系统地研究了几类网络化系统在通信调度策略影响下的故障
学位
近年来,企业对精细化工产品,尤其是药物产品的质量要求越来越高。然而,药物合成过程中引入的杂质和副产物不仅会对其药理作用和临床应用产生很大的负面影响,同时也会使下游生产工艺所产生的副产物对生态环境造成一定的污染。传统的化工分离单元操作——结晶始终是提高目标产品的纯度和收率的重要手段,通过结晶分离可以有效地实现上游产品质量的提高。在结晶过程中,多组分固-液相平衡数据,即溶解度作为热力学基础数据显得尤为
学位