[发明专利]一种基于高阶滑模控制的网络设计方法

说明书

本发明公开了一种基于高阶滑模控制的网络设计方法，包含以下步骤：A、基于OPC技术制作网络控制系统仿真平台；B、高阶滑模控制器的设计及其离散化影响分析；C、基于多步预估高阶滑模控制的网络控制系统性能改进；D、量化编码对高阶滑模网络控制系统的影响分析，本发明基于高阶滑模控制的网络设计方法从网络控制系统固有的网络时延和计算机控制系统离散化实现两方面深入考虑，并在实验室网络环境搭建基于OPC和Simulik技术的半物理网络仿真平台进行理论研究，对推动网络控制系统的实用化研究将具有重要的指导价值。

技术领域

本发明涉及一种网络控制系统，具体是一种基于高阶滑模控制的网络设计方法。

背景技术

近年来，随着计算机技术、网络通信技术和控制技术等多个学科的交叉渗透和迅猛发展，集散控制系统、现场总线控制系统和工业以太网控制系统的陆续出现和广泛应用，标志着网络正成为控制系统的新特征。网络控制技术应用越来越广泛，例如基于internet的过程控制系统和过程控制实验，基于网络的永磁同步电机远程控制，网络机器人控制以及路径规划等。新型网络传输方式赋予传统控制系统以结构网络化、节点智能化、控制现场化、功能分散化、系统开放化的显著优势，蕴含着巨大的市场潜力，使得网络控制系统(Networked Control System,NCS)成为控制领域新兴的研究热点之一。

本发明旨在拓展新兴高阶滑模控制方法在网络控制系统中的应用，科学价值体现在新方法在新系统中的应用。特别的，从网络控制系统固有的网络时延和计算机控制系统离散化实现两方面深入考虑，并在实验室网络环境搭建基于OPC和Simulik技术的半物理网络仿真平台进行理论研究，这对推动网络控制系统的实用化研究将具有重要的理论指导价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高阶滑模控制的网络设计方法，以解决所述背景技术中提出的问题。

为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于高阶滑模控制的网络设计方法，包含以下步骤：

A、基于OPC技术制作网络控制系统仿真平台；

B、高阶滑模控制器的设计及其离散化影响分析；

C、基于多步预估高阶滑模控制的网络控制系统性能改进；

D、量化编码对高阶滑模网络控制系统的影响分析。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤A具体是：基于OPC开发工具设计OPC服务器，利用Simulink引擎的通信接口实现两者之间的通讯；并基于力控软件设计显示界面，可实现实验室网络环境下两台计算机Simulink控制模块的通信，真实模拟实际网络存在的延迟对控制系统的影响。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤B具体是：基于实际系统常用的零阶保持器研究控制器的离散化实现，并针对离散后的系统稳定性、采样周期对控制系统暂态性能的影响进行理论证明和量化分析，从离散化单一影响方面揭示对整个网络控制系统的性能影响。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤C具体是：考虑不确定网络时延的存在性，引入排队理论将变化的时延变成固定的时延，将离散化的高阶滑模控制器与多步预测估计方法相结合克服其影响。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤D具体是：为与零阶保持器的离散化实现进行性能对比，研究二级量化器对高阶滑模网络控制系统的影响分析，并引入自适应量化机制克服量化级别对网络控制系统性能的影响。

作为本发明的进一步技术方案：所述仿真平台包括两台计算机。

作为本发明的进一步技术方案：一台计算机上运行控制器模型和力控组态软件，另一台计算机上运行OPC服务器和被控对象模型。