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网络控制系统跟踪控制问题研究文献综述

 2020-04-10 16:31:15  

文 献 综 述

随着现代经济的飞速发展,人民群众对住宅环境在舒适、安全、高效、节能和便捷等多方面的需求越来越高,人们对方便舒适快捷的生活也有了全新的定义,于是”智能建筑”这个词在我们电气自动化的学者之间被提到的频率也就越来越高。智能建筑(Intelligent Buildings)简称IB,是由现今越来越明显的信息时代发展趋势和飞速发展的计算机科学技术所结合产生的必然产物,是传统建筑与现代高新科技的完美结合。智能建筑系统往往被定义为利用系统集成的方法,将现代电脑技术、现代通讯技术、现代控制技术和现代建筑技术有机结合,通过将建筑物的结构、建筑物中的设备、各类服务和管理根据使用者的需求进行最优化组合,从而为使用者提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境的建筑物。这类建筑物诞生之初的主要目的是:以最优化的设计提供一个完善的空间令使用者能意识到他们对建筑的选择的正确性,另他们觉得物有所值。如今建筑技术与计算机信息技术相结合,是信息社会与经济国际化的需要。智能建筑主要有楼宇自动化控制系统( BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统 (OAS)三大系统组成。

经研究发现智能建筑有如下四个特点:节能、多样性、现代化、舒适性。由于在现代建筑中空调跟照明的能耗占大部分这样会造成很多的浪费,智能建筑可以尽可能的利用自然气候来调节室内温度与湿度来达到减少能耗的目的。同时智能建筑具有很大的灵活性,允许使用者方便更换建筑物内的器件,弥补了老式建筑的远瞻有限更换使用功能比较困难的缺点。而且智能建筑大厦具备完善的通讯兼容条件可以提供现代化的通讯技术和办公条件。由于老式建筑在设计初始没有进行人性化考虑没有进行有效的系统布置所以智能建筑相比老式建筑更舒适便捷。

由于如今计算机技术和数字化技术的应用使得现时的建筑智能化系统已经完全脱离了建筑电气技术应用的概念,而广泛采用计算机技术和数字化技术应用。计算机网络系统已经是建筑智能化的基础和平台。计算机网络系统就是一个有机的整体,它由彼此相互作用的不同组件构成,通过结构化布线、网络设备、服务器、操作系统、数据库平台、网络安全平台、网络存储平台、基础服务平台、应用系统平台等各个子系统协同工作,最终实现用户(企业、建筑、社区)的监控管理自动化,业务管理信息化,物业及设施管理数字化等相应的功能。所以网络控制系统这个概念也就应运而生。

网络控制系统(NCS) 是指通过通讯网络形成的闭环反馈控制系统. NCS是计算机科学、控制理论与通讯技术融合的产物. NCS 不仅在复杂工业控制领域得到了广泛的应用, 在空空导弹协同作战、水下鱼雷制导控制等军工领域也备受青睐.

输出跟踪控制(也称为模型参考控制)已广泛应用于工业、经济学、生物学。跟踪控制的主要目的是通过一个控制器使输出的控制对象与参考模型尽可能接近[1]。目前现有的输出跟踪控制问题的主要焦点在将连续时间控制器设计为连续的控制对象。在实际系统中,计算机控制系统的设备是由控制器与采样器组成的,在这种情况下,该系统可以表示为一个采样模型[2][3]。但是并没有很好的解决输出跟踪控制系统的问题。此外,上述结果是基于假设测量和控制命令之间的传输控制对象和控制器不出现后现象,这一结果已经考虑到在输出设计中跟踪控制器没有信号传输延迟的现象。但是通过前者的研究发现网络控制系统存在着一些问题,在许多实际系统中原来的设备、控制器、传感器和致动器很难位于相同的位置,因此,信号是需要的从一个地方传送到另一个。在现代工业系统,这些组件通常是在网络连接媒体,它引起了所谓的网络控制系统。由于其巨大的优势(如低成本,减少了重量和电力需求,简单的安装和维护,和高可靠性),近年来网络控制系统得到越来越多的关注。因此,建模、分析和基于网络的系统的控制与有限的通信能力已经成为一个重要的话题[4]。然而,问题是输出跟踪网络控制系统还没有研究透彻依然存在着许多的问题,这种现象促使了目前的研究。在关于一些网络控制系统的文献里,文献[5],[6],[7]研究了网络控制系统的稳定性问题,文献[8],[9],[10],[11],[12]研究了网络控制系统稳定控制器的设计的问题。

此外文献[13]针对机器人建模的不精确性以及扰动的存在给机器人控制增加难度的问题,提出了一种基于模糊神经网络的不确定机器人实时轨迹跟踪控制的方法,该控制方法的控制器由模糊神经网络(FNN)控制器和CMAC控制器组成,FNN控制器代替传统计算力矩发,CMAC控制器在线补偿控制误差,有效补偿机器人存在的各种不确定性;文献[14]就网络一致性的多智能体跟踪控制进行了研究;文献[15]研究了一类具有时延和凸多面体不确定性的随机网络控制系统的模型参考输出跟踪问题;文献[16]针对随机网络控制系统的输出跟踪问题进行了研究,采用线性矩阵不等式方法,推导控制器存在的充分条件;文献[17]针对网络控制系统的最优跟踪性能进行了研究,得出系统跟踪的最优性能是通过对象的输出与参考信号之差的能量来衡量的,同时采用谱分解的技术来获得系统的跟踪误差;文献[18]研究了一类网络切换模糊系统的跟踪控制问题,利用模糊控制理论及 Lyapunov 函数方法设计了跟踪控制器跟切换律,最后通过仿真验证了设计方法的有效性和正确性;文献[19]就基于T-S模糊模型非线性网络控制改进跟踪控制的问题进行了研究。在已有的文献中网络控制系统的跟踪问题已经被很多领域的学者研究,但是针对智能建筑中的问题研究得较少。本文将正对网络跟踪控制理论在智能建筑中的应用进行研究。

参考文献:

[1]自动控制汇刊,53卷3号,四月,2008

[2]T. Chen and B. Francis, ”H2 -optimal sampled-data control,” IEEE Trans. Autom. Control, vol. 36, no. 4, pp. 387#8211;397, Apr. 1991.

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