网络控制系统分析与控制

前言

符号说明

第1章绪论

1.1研究的目的与意义

1.2网络控制系统的基本问题

1.2.1通信媒体类型及通信协议

1.2.2节点的驱动方式

1.2.3节点时钟同步方式

1.2.4多采样率

1.2.5网络诱导时延

1.2.6单包传输和多包传输

1.2.7数据包时序错乱

1.2.8数据包丢失

1.2.9数据滤除和空采样

1.2.10网络调度

1.2.11网络拥塞

1.2.12网络性能指标和服务质量

1.3网络控制系统研究的问题、方法与现状

1.3.1控制网络体系构架

1.3.2网络调度方法的研究

1.3.3NCS建模、稳定性与控制器设计

1.3.4鲁棒控制与H2/H∞控制

1.3.5观测器设计

1.3.6多包传输、数据包丢失的研究

1.3.7容错控制与故障诊断

1.3.8其他问题研究

1.3.9NCS仿真研究

1.4NCS需要研究的问题

1.5本书主要研究成果

参考文献

第2章控制网络技术与时延特性

2.1控制网络及其分类

2.2NCS中典型控制网络

2.2.1以太网

2.2.2CANbus

2.2.3TPbus

2.2.4工业以太网

2.2.5ATM交换网络

2.3时延特性

2.3.1时延产生的原因

2.3.2时延特性分析

2.3.3时延对系统性能的影响

2.4章末小结

参考文献

第3章动态输出反馈NCS的稳定性分析

3.1动态输出反馈NCS建模

3.1.1NCS描述

3.1.2系统建模

3.2系统稳定性分析

3.2.1定常时延NCS稳定性

3.2.2不确定时延NCS的鲁棒稳定性

3.2.3鲁棒控制律存在的条件

3.3H控制

3.3.1H次优控制

3.3.2H最优控制

3.4基于观测器的NCS控制

3.4.1状态观测器设计

3.4.2H状态观测器设计

3.4.3基于观测器的NCS鲁棒稳定性

3.5章末小结

参考文献

第4章具有控制约束的NCS分析与控制

4.1有界时延多输入多输出NCS分析与建模

4.1.1状态反馈

4.1.2动态输出反馈

4.2时延相关稳定性

4.3时延无关稳定性

4.4不确定时延NCS

4.5章末小结

参考文献

第5章数据包丢失NCS分析与控制

5.1数据包丢失模型描述

5.2有时延和数据包丢失的NCS建模

5.2.1状态反馈

5.2.2动态输出反馈

5.3系统稳定性分析

5.3.1指数稳定

5.3.2指数稳定的容许数据包丢失率

5.4状态反馈NCS指数稳定性

5.4.1数据包丢失率约束的指数稳定性

5.4.2状态反馈控制律存在的条件

5.5动态输出反馈NCS指数稳定性

5.5.1数据包丢失率约束的指数稳定性

5.5.2控制律存在的条件

5.6章末小结

参考文献

第6章广义被控对象的NCS分析与控制

6.1典型广义系统模型

6.2广义系统基本特性

6.2.1系统正则性

6.2.2广义系统的等价表式

6.2.3连续系统的状态响应

6.2.4连续系统的能控性

6.2.5连续系统的稳定性

6.2.6广义系统的容许性概念

6.3广义NCS分析与建模

6.3.1传感器和控制器时钟驱动、异步采样的MIMO系统

6.3.2短时延NCS建模

6.3.3有时延和数据包丢失的NCS建模

6.3.4有时延和数据包丢失的NCS统一模型

6.3.5具有分布、有界时延的NCS建模

6.4稳定性分析

6.4.1时延相关稳定性

6.4.2短时延NCS稳定性

6.4.3短时延NCS控制律存在的条件

6.5具有数据包丢失的广义NCS指数稳定性

6.5.1状态反馈系统指数稳定性

6.5.2动态输出反馈系统指数稳定性

6.6章末小节

参考文献

第7章网络控制系统仿真

7.1TrueTime仿真器

7.1.1基本概念

7.1.2TrueTime功能模块简述

7.1.3TrueTime的安装与配置

7.2NCS仿真分析

7.2.1NCS仿真模型的建立

7.2.2具有时延的NCS仿真

7.2.3具有时延和数据包丢失的NCS仿真

7.2.4具有时延和扰动的NCS仿真

7.3章末小结

参考文献

　　本书共分7个章节，主要对网络控制系统分析与控制的相关知识作了介绍，具体内容包括控制网络技术与时延特性、动态输出反馈NCS的稳定性分析、具有控制约束的NCS分析与控制、数据包丢失NCS分析与控制、广义被控对象的NCS分析与控制等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　本书阐述了网络控制系统存在的问题、研究现状与发展趋势；深入研究了网络控制系统中时延、数据包丢失产生的原因；建立了针对不同控制目标的网络控制系统模型；深入研究了系统的鲁棒控制、保性能控制和H控制方法；针对同时存在时延和数据包丢失的情况，建立了状态反馈和动态输出反馈网络控制系统的统一模型，研究了系统的指数稳定性和稳定条件；深入研究了被控对象为奇异系统的网络控制系统的建模、稳定性分析与控制方法；进一步展望了网络控制系统尚待研究的问题。　　本书主要适合高等院校与科研院所从事网络控制研究的教师、科研人员、硕士与博士研究生等阅读参考。同时可作为高等院校控制理论与控制工程、系统工程、检测与自动化、通信工程、信息与计算科学、运筹学与控制论、计算机应用技术等相关专业的高年级本科生、硕士和博士研究生的专业参考书。