一种新型的simthfuzzypid控制器在网络控制系统中的应用-甘肃科技.pdfVIP

第２９卷　第１１期 甘肃科技 Ｖｏｌ２９　Ｎｏ１１ ２０１３年６月 ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ　２０１３ 一种新型的ＳｉｍｔｈＦｕｚｚｙＰＩＤ控制器 在网络控制系统中的应用 段江霞，李红信，王龙奎 （兰州大学 信息科学与工程学院，甘肃 兰州７３００００） 摘　要：传统的ＦｕｚｚｙＰＩＤ控制器虽然可以自适应地跟踪和调整控制器的参数获得较优性能的网络输出，但是对时 延和丢包的补偿作用却并不明显。为了减小时延和丢包对网络控制系统性能的影响，提出了一种改进的ＦｕｚｚｙＰＩＤ 控制器，即在控制器部分加入Ｓｍｉｔｈ预估器，利用预估器对时延和丢包的补偿作用达到提高控制性能的目的，并在 ＴｒｕｅＴｉｍｅ工具箱中仿真。仿真结果表明，新模型在不同的时延、丢包率以及不同的网络协议下既可以获得更好的输 出特性，同时也比传统的ＦｕｚｚｙＰＩＤ控制器更加稳定和可靠。。 关键词：ＮＣＳ；Ｓｍｉｔｈ预估；ｆｕｚｚｙＰＩＤ控制器；时延；丢包；ＴｒｕｅＴｉｍｅ工具箱 中图分类号：ＴＰ３９３ 　　网络控制系统（ＮＣＳ）最早是由是由马里兰大学 规则，ＦｕｚｚｙＰＩＤ控制器的参数能够依据控制性能自 的ＷａｌｓｈＧ．Ｃ提出的。ＮＣＳ是一种分布式控制系 适应的动态变化，改进的Ｓｍｉｔｈ预估器能有效地补 统，通过共享的信息网络，集中控制器与远程的分布 偿时延和丢包。仿真结果表明，系统的动态性能明 式传感器和驱动器相连，实现实时的控制。ＮＣＳ具 显提高。 有布线成本低，系统设计灵活，系统诊断方便等优 首先介绍了ＴｒｕｅＴｉｍｅ工具箱，然后分别介绍了 势，目前应用广泛，包括汽车、空间技术、化工、交通 改进Ｓｍｉｔｈ预估器和ＦｕｚｚｙＰＩＤ控制器的原理，并在 ［１，２］ 管理等领域 。然而，ＮＣＳ中也存在一些问题降 ＴｒｕｅＴｉｍｅ环境下对不同的时延、丢包率以及不同的 低系统的动态性能甚至出现不稳定，最普遍的问题 网络协议下网络控制系统的输出性能进行比较，最 之一就是时延。此外，由于网络传输的不确定性和 后得出结论。 通信带宽的限制，还会导致丢包。 近年来时延对网路控制系统的影响已经成为 １　ＴｒｕｅＴｉｍｅ工具箱 ＮＣＳ研究的一个热点。研究人员提出了许多新的控 ＴｒｕｅＴｉｍｅ工具箱是由瑞典隆德大学的 Ｍａｒｔｉｎ 制方法，对时延进行补偿，以减少时延对系统性能的 Ｏｈｌｉｎ，ＤａｎＨｅｎｒｉｋｓｓｏｎ和 ＡｎｔｏｎＣｅｒｖｉｎ开发的一款 影响。Ｌｕｃｋ和 Ｒａｙ提出了队列的方法，他们分别在 基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的网络控制系统性能仿真平 控制器和执行器中设置接收缓冲区，将随机时延转 ［９，１０］ 台 。ＴｒｕｅＴｉｍｅ工具箱最突出的优点是操作简 换为一个固定时延，将随机系统转换为一个确定系 单，低成本和代码开放。同时，由于基于 Ｍａｔｌａｂ／ ［３，４］ 统来研究 。ＷａｌｓｈＧＣ、ＹｅＨ和ＢｕｓｈｎｅｌｌＬ用非 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境，它可以提供一套便捷的方法来研究 线性扰动理论，将网络延迟等效为一个连续系统的 各种不同的因素对系统性能影响，例如延时、不同的 ［５］ 扰动来解决非线性系统的控制问题 。ＧＫＴＡＳＦ 网络参数、控制方法、网络调度等。因此，它是一款 利用频率域的鲁棒控制理论，将时延作为系统不确 理想的网络控制系统的仿真平台。 ［６