1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，簡稱為NCS(Networked Control System)，是一種通過實時網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉的環(huán)分布式反饋控制系統(tǒng)。其中，控制器、傳感器、執(zhí)行器各節(jié)點通過一條共享的網(wǎng)絡(luò)來交換信息。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成了計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制理論，是一個新興的研究熱點并且正成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要發(fā)展方向。它具有信息資源能夠共享、系統(tǒng)成本低、使用靈活、易于維護等優(yōu)點，但同時網(wǎng)絡(luò)傳輸也會產(chǎn)生時間延遲、數(shù)據(jù)包丟失等問題。這不僅給NCS的分析帶來了困

2、難，而且使得許多傳統(tǒng)的控制理論不能直接應(yīng)用到NCS的設(shè)計當中。 本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時的基本組成，對幾種典型的現(xiàn)場總線的媒質(zhì)競爭訪問機制、延時形成機理、特點和實時性等進行對比研究，通過對網(wǎng)絡(luò)最差響應(yīng)時間及延時統(tǒng)計特性進行分析，討論了不同協(xié)議下影響延時的主要因素。在此基礎(chǔ)上，建立了3種延時條件下（短延時無數(shù)據(jù)包丟失，短延時有數(shù)據(jù)報丟失以及長延時）NCS的數(shù)學模型。分析了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時、節(jié)點驅(qū)動方式對NCS控制性能的影響。指出采用時鐘驅(qū)

3、動雖然增加了延時時間，但提供了采用先進控制算法對NCS中延時丟包補償?shù)耐緩健?為了減輕甚至消除網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制計算的影響，本文研究了一種基于時間戳的時延補償算法。在短延時條件下，針對該算法要求模型準確、只能對傳感器到控制器之間的時延進行補償?shù)娜秉c，提出了一種在控制器中建立對象狀態(tài)的近似模型、執(zhí)行器采用時鐘驅(qū)動的狀態(tài)預(yù)估控制方法，并推導(dǎo)了此類系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件，達到了較好控制的效果。 采用對象預(yù)估模型以及已有的對象實測狀

4、態(tài)對當前狀態(tài)變量進行多步預(yù)估，實現(xiàn)對隨機長延時的補償。進一步將該方法應(yīng)用在短延時存在丟包的情況下，分別對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時和數(shù)據(jù)丟包進行預(yù)估補償，改善了NCS的性能。 為了盡可能地減少網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，本文研究了前向通道和后向通道均存在網(wǎng)絡(luò)鏈接時，基于狀態(tài)預(yù)估控制方法的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采樣間隔最大化的問題，其目的是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定情況下，盡量降低對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。分別在狀態(tài)反饋、輸出反饋和離散情況下，研究了基于狀態(tài)預(yù)估的網(wǎng)絡(luò)控制