1国内外研究现状在控制理论刚出现时期,AsokRay对输出反馈时延网络控制系统所进行的研究分析是基于随机时变分布延迟,他得到了具有随机延迟补偿的线性二次型调节器,即linear quadratic regulator,该原理是在最小方差滤波器和动态规划的基础之上建立的,虽然这调节器能够使系统的状态和控制变量在控制过程中的给定二次型时间积分值达到最小值,但他却不能够满足确定性系统等价原理。86397

H。Chan和U。Ozguner两人共同研究,提出了一种以发送队列为基础的网络控制系统结构理论,这种队列结构将时延可能会超过一个采样周期的情况,即长时间延迟纳入系统结构的考虑之中,同时该结构在网络控制系统的传感器所传输的数据信息后面加上了所发送的长度信息,这样必然能够达到让系统的控制器比较准确地判定出接收信息所产生的时刻,这样当前时刻的被控对象的状态可以得到较为准确的预估。

Nilsson提出了时钟驱动各种传感器,事件驱动控制器和执行器的理论,基于这样理论的网络控制系统模型是在时延的械率分布已知且不超过一个采样周期的假设下利用马尔可夫模型对网络时延的概率分布进行了建模分析;他给出了网络控制系统的线性二次高斯控制(LQG)的随机最优控制律,这样能够使得确定性等价原理也得到满足[4]。

   魏震针在Nilsson所建立的控制模型的基础上,针对网络控制系统时延分布并不可知的情况,改进了随机最优控制律,他提出了网络控制平均时延的在线估计方法,他虽然也同Nilsson一样以最优控制律为基础设计了网络控制器,但这一控制器不需要满足网络时钟同步和时延补偿的条件[6]。

FengDongMei通过一系列实验及计算分析改进了自适应的Smith预估器控制方法,使得传统的PID控制器可以用模糊神经网络控制器代替,但他设计的Smith预估器引进了一个未经证明的标识算法来确定时变参数,这样使得系统的变量增加,复杂性更大。

Oguchi设计了一个用于解决时变延迟、数据包丢失和数据包传输无序的补偿器。该补偿器包括一个基于模型的状态预报器,一个输入缓冲,并采用了带有时间戳的数据。通过这种方法将非线性系统转化为了一个带有固定时延的线性系统。

Walsh提出了Try-Once-Discard理论,即给时间关键信息动态分配网络资源的控制网络协议。TOD协议能够在传输呈周期性数据的过程中仅发送一次信息,要是发生信息在传输过程中没有成功的情况,则网络控制系统就会舍弃当前传递的数据信息,这样的设计能够使网络发生拥塞的可能性有所降低,从而也使得网络控制系统的平均传输时延有所减小。

OrhanCagriImer提出了ABR(网络中可用比特率)拥塞控制算法,该算法能够自动适应控制网络中发生的变化以达到使控制网络的时延具有很好的鲁棒性的效果。

万仁君提出了基于时间窗口的网络控制系统的调度算法,该调度算法简要来说分为三个步骤: 

1。 他首先将网络控制系统的稳定性作为调节的出发点。

2。 其次通过确定控制环的最大允许环延时来确定控制环的采样周期,并且控制环中各个控制关键点的开始和结束的传输时刻由时间窗口来决定。

3。 最后确定系统静态调度表的结构。

网络控制系统的发展方向

网络控制系统从刚开始提出到今天的广泛应用,已经在各个领域取得了非常好的硕果,但它仍然是不完善的,还有许许多多的问题需要今后进一步的研究分析[7]。虽然网络控制系统是以网络为控制传输媒介,控制性能比其他的媒介要好,但在这样的情况下,网络的性能便可以直接影响到网络控制系统的性能,如网络延时、数据误传、数据丢包等[8];同时,现在各种控制协议也并没有一个统一的规范,与大众采用的网络传输协议不能够很好的兼容,这样信息数据传递起来比较麻烦,需要经过一个转换的过程。其次,网络控制系统的控制性能的有效性也对网络控制系统起着重要影响,现有的个人设置的网络控制系统结构模型以及控制方法都有其各自的特点,特定的网络控制模型只适用于特定的网络类型,被控对象不同,所需的网络控制结构也必然不一样。现在很多网络控制系统都是基于假设理想条件下运行的,在真实的过程中所遇到的各种问题并不都可以适应,所以怎样能够对非线性动态网络控制系统建模和分析是今后的重点,分析网络时延随机分布特性对控制系统性能的影响也是研究中的重点;最后,怎么样实现网络控制系统的实时在线控制,实现信息和控制的完美连接还需进一步深入分析;网络控制系统的安全机制、各种问题的解决方案技术还不成熟,他们都有待进一步完善。 

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