网络控制系统的建模方法综述

｝ ｆ ，１ ， …｝ ，表示 系统 并没 有发生 数据 包丢 失 ； ｝ ＝０ ，２ 时 ｎ ｆ １ ＞ 时，则表示有数据包丢失 。 上述方法将网络控制系统建模成具有随机延时的时滞系统 ，并 日 同 时考虑了数据包 丢失的情况，是 比较广义的建模方法 。可见 ，时滞系统 模型 比较全面地考虑了网络控制系统 的各种情况 ，建立的模型 也比较符 合实际 ，但分析具有随机 时滞的时滞系统的有关理论还不 卜 分成熟 ，目 前 比较常见的方法是采取线性矩阵不等式 （ ＭＩ Ｌ ）的方法。当被控制 列
（） ｆ （） ｆ
量 ；Ａ，Ａ和Ｂ ． 为具有适 当维数的常数矩 阵；ＡＡ，ＡＡ和 △Ｂ ， 为具有时变 特征的不确定参数 ；ｄ为定常状态 时延． ． 假设不确定参数 △Ａ，△Ａ． 和△Ｒ 范数有界且满足 ： ［ △Ａ △Ａ ＡＢ＝ Ｆ０Ｅ Ｅ Ｅ】 ． ＩＤ （［ 其中，Ｆ０ Ｒ × 为满足Ｆ （Ｆ ＜的不确定矩阵 ，Ｄ Ｅ ，Ｅ ，Ｅ为 （∈ ｉｊ Ｔ ）（ Ｉ Ｉ Ｏ ， ， ３ 具有 合适维数的常数矩阵。 假设传感器是时钟驱动 ，控制器和执行器是事件驱动且数据单包传 送 ，上式 中ｕ１ ｆ通过零阶保持器实现 ，真实控制输入是分段连续函数． ） 此 外 ，在 网络传输过程中考虑 网络延迟、丢包和错序等的影响后 ，实际的 控制系统可表示如下 ： ｆ （十 ） ｆ （ Ａ １ ｔ Ｉ （＋ ） ０ ∈ ， ＋ ） Ａ ＡＡｘ ） Ａ ＋ ） － ） Ｂ Ａ ｕ ，ｔ （ （＋ Ａ ｄ＋ Ｂ （ ‘＾ １ ＋ ）
控制器接收到的最新被控对象的输出。令
其 中ｈ 为采 样周 期 ，ｉ ｋ １ （ ＝ ，２，３ ）是 一 些 整 数 且 ｛ ， … ｉ
（ ｌ （ ， （ （一 “）， 沪 ｆＴ 垆 ｆ ０ ｅ ，［ （ （ ｆ ）ｙ ｆ ） ｒ ］ （ ） 】
系统 的动力学模型可以表示为 ：
…
，
，
象为非线性系统时，采用这种建模方法进行分析和设计仍 比较困难。
１３ 网络控 制系统综合模型研究 ． 在 网络控制系统中，假设被控对象是时wenku.baidu.com不确定系统 ， 可描述为 ： Ａ十 ＡＡ （ （ ＋ Ａ．△Ａ ＇（ ＋ ）（ ＋Ｂ ＡＢｕ０
沪 力 其 中 ｘｔ （ Ｒ ，分别是适 当维数 的状态矢量 和控 制矢 （ Ｒ ，ｕｔ ｍ ） ）
通信与控制系统ＩＣ Ｉｅｒｔ ｏ ｍｕｉ ｌｎ ｎ ｏｔｌ ｙｔ Ｃ Ｓ（ｎ ｇａ ｄＣ ｍ ａ ａｏａｄＣｎｒ ｓ ｍ）， ｔ ｅ ｅｉ ｏＳ ｅ 又称网络控制系统Ｎ Ｓ（ ｅ ｏｋｄＣ ｎｒｌ ｙｔ 是一种全分布式 、网 Ｃ Ｎ ｔ ｒｅ ｏｔ ｓ ｍ） ｗ ｏＳ ｅ 络化实时反馈控制系统 。一般将通过网络形成闭环的反馈控制系统称为 网络控制系统 ，视其回路 中所嵌入的网络系统结构的不 同可以将 其大致 分 为广义网络控制系统和狭义网络控制系统。一般认 为通过Ｆ Ｓ Ｃ 和工业 以太网等组成的网络控制系统是狭义的网络控制系统 ，而 由通用计算机 网络 比如广域计算机网、Ｉｔｍ ｔ ｎｅ ｅ等网络上组成的控制系统则被视 为广义 的网络控 制系统 。现代社会 ，网络无处不在 ，它充满 了社会 的各个领 域 ，如管理决策 、自动化制造工厂、电厂 、高级的航天航空器和 电气化 运输工具 等许多高科技领域和大型企业 。Ｎ Ｓ Ｃ 的概念 自 ２世纪９ 年代 从 ０ ０ 初被提 出，就立刻引起了人们的关注，同时对传统 的控制系统理论和应 用提出了新 的挑战。
。
科技与生适
２０第２ ０年 ２ １ 期
应 用 科 学
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网络控制 系统 的建模 方法综述
杜 静 ，李月英 ，周庆华
（ 町南省水 利水 电学校 ，河南 周 口 ４ ６ ０ １ ６ ００；２郑州科技学院 ，河南郑｝ ４ ０ ６ ；３中海发展股份有 限公 司，广乐ｒ州 ５０ ２ ． Ｈ５０４ ． １２
１ 不 同 网络 控制 系统 的数学模 型
研究一个控制系统 ，首先要对它进行建模 。Ｎ Ｓ Ｃ 的模型是分析和解 决网络控制实际应用 的前提。Ｗａｓ ，Ｒ ｙ ｌ ｈ ａ等人在 Ｎ Ｓ Ｃ 的建模问题上做 了 大量的工作。本文对不 同网络控制系统的数学模型进行 了 论述。
１１连续系统模型 ． 连续系统模 型是指将 网络控制系统看成一个连续系统进行分析与设 计。Ｗａ ｈ ｌ 等人建立了一个连续系统模型。设被控对象的状态方程为 ： ｓ （） ｆ （） ｆ
Ａｌ １ ｌ／
１ ２
ｉ ，…）｛，１ ２ ，ｆ 时 间延迟 ，此值表示从被控制对象采样时刻 ＜０ ， …｝ 堤
到执行器执行控制信号的时间间隔． ｕ ｏ ＝ ［ 显然 ｋ １ 。
＝
， ＋ ， ＝ｏ ‘。 ｈ ） ｎ，
），Ｏ Ｏ 中，我们假设在第一个控制信号到达控制对象之前ｕ（ ） ｔ￣ ． ＞ 文 ｔ ｏ 并且存在一个常数 ＞ 使 （ ＋ Ｉ ｈ ≤ １，ｋ ｌ ２ Ｏ １ １‘ ｋ ｋ － ） １ ＝ ， ，…系统 （ ） ３
摘 要 综 合多篇文献 资料给出网络控制 系统的参考定义 ，通过对各类 系统的数学模 型的分析和研究 ，指 出各种 系统数学 模型的优缺点 ，
并给 出最新 的研究成果 ，指 出网络控制系统 的发展方向 。
关键 词 网络控制系统 ；模 型 中图 分类 号 Ｔ 文 献标 识码 Ａ Ｐ 文章 编号 １７—６ １（ １）１— １７ 叭 ６３ ９７一２ ｏ１２０ ０一 ０
控制器的动力学模型 ：
ｔ 五 （） ｆ
（） ｆ
Ｕ（ ）＝ ｔ Ｃｘ （ ） Ｄ （ ） ｔ ＋ ｔ
其中 ：ｘＯ （∈Ｒ ，Ａ、Ｂ （∈Ｒ ，ｕ０ ｍ 、Ｃ、Ｄ 为适 当维数矩阵 ， ∞∈ Ｐ Ｒ 为
ｕ －ｘ－ ｔ ｛ （）Ｘ ０ｙ， ∈ ｔ＝
， ＝ ， ，３ ｋ Ｉ ２ …｝ －