基子CAN-BUS的控制器调试系统的设计

“讨厌非哺乳动物”通过精心收集，向本站投稿了10篇基子CAN-BUS的控制器调试系统的设计，下面是小编给大家带来关于基子CAN-BUS的控制器调试系统的设计，一起来看看吧，希望对您有所帮助。

篇1：基子CAN-BUS的控制器调试系统的设计

基子CAN-BUS的控制器调试系统的设计

摘要：调节多点控制器的控制参数是一项复杂的工作，以CAN_BUS通信协议为基础，设计了一种连接多个CAN端点的调试系统，通过创建通信协议，实现了上位机与控制器的CAN端点的实时数据交流。阐述了控制器与上位机的通信流程。

关键词：CAN_BUS 调试系统 通信协议

磁悬浮转向架的悬浮由四组电磁铁实现，每组电磁铁都有独立的悬浮控制器，控制该点的悬浮与下落。为了获得最优的控制参数，需要在整个转向架的'悬浮过程中通过上位机监视轨道与电磁铁之间的间隙、电磁铁工作电流等状态参数以及悬浮控制器的控制参数，动态地修改控制参数以观察控制效果。

悬浮控制器之间是相互独立的，上位机无法同时监控多个悬浮控制器，因此需要找到合理的通信方式使上位机同时与所有的控制器连接，使它们之间能够实时传递数据。CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的多主的异步串行通信网络。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，适合高噪声环境，具有较远的传输距离，在各个领域中得到了广泛应用。CAN通信协议规定通信波特率、每个位周期的取样位置和个数都可以自行设定，这保证了用户在使用过程中的灵活性。选用CAN总线，无论是在抗电磁干扰方面还是在实时性方面都能够满足实验要求。

图1

1 调试系统硬件端口的设计

悬浮控制器使用SJA1000作为CAN总线协议转换芯片。SJA1000是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制。它内建BASIC CAN协议，并提供对CAN2．0B协议的支持。通过对片内寄存器的读、写操作，悬浮控制器的核心处理器能够设置CAN总线通信模式，实现数据的发送与接收。它的传输速度很快，位速率可达1Mbit／s，可满足高速大流量实时传输要求。

SJA1000在逻辑上实现了传输数据的编码和解码，若要与物理线路连接，必须借助总线驱动器。PCA82C250是协议控制器与物理链路之间的接口，可以用高达1Mbit／s的位速率在两条有差动电压的总线电缆上传输数据，它与SJA1000结合才能实现CAN总线通信。

图1为CAN总线接口电路原理图。图中，SJA1000用16MHz的晶振作为基准时钟，数据线AD0～AD7与核心控制器的低八位数据线相连，在CS、RD、WR的控制下可实现芯片寄存器的读写。RX0和TX0与PCA82C250数据输入引脚相连，作为串行数据线。RX1与PCA82C250的参考电压引脚5相连，向PCA82C250输出参考电压。PCA82C250的两根输出数据线之间加上120Ω的终端电阻，用以匹配线路。

上位机通过专用的USBTOCAN转换器实现PC机与CAN总线的连接，市场上有很多这类产品，这里不再详细说明。上位机主要提供人机交互界面，显示状态和控制器参数，并完成参数与程序的下载。

2 通信协议构建

DSP控制器上的CAN总线端口要完成两项工作：(1)上传控制器的控制常量和电流、间隙等状态参数，送给检测系统；(2)读取上位机下传的待修改的控制参数，实现参数的在线修改，接收下传的程序文件，实现DSP主程序的在线写入。

在调试过程中，实现多DSP系统的在线联调是很有效的调试手段。这样，上位PC机不但能够采集各控制器的状态参数，还能够对采集的数据进行整理与显示，并能

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篇2：光电跟踪系统内模控制器的设计

光电跟踪系统内模控制器的设计

针对光电跟踪系统,提出一种基于内模控制原理的新型位置控制器设计方法.内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆.该控制器设计方法简单,只有一个可调参数,而且可调参数直接与系统的.动态特性和鲁棒性相关,与常规PID控制器相比,参数调整更加方便.由实验数据统计分析得出,系统的方位跟踪误差和高低跟踪误差的均方根分别为0.4mrad和0.3mrad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,从而为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制方法.

作 者：赵志诚 贾彦斌 张井岗 孙志毅  作者单位：赵志诚,张井岗,孙志毅(太原科技大学自动化系,山西,太原,030024)

贾彦斌(北方自动控制技术研究所,山西,太原,030006)

刊 名：光电工程  ISTIC PKU英文刊名：OPTO-ELECTRONIC ENGINEERING 年，卷(期)： 32(1) 分类号：V556 关键词：光电跟踪系统   内模控制   伺服系统  

篇3：随钻测量仪测试系统数据采集控制器设计

随钻测量仪测试系统数据采集控制器设计

介绍了随钻测量仪测试系统中,基于MC68HC908GZ60微处理器的`数据采集控制器设计.利用MC68HC908GZ60微处理器的串行外围接口模块SPI,实现微处理器与A/D模块之间串行通讯.采集到的数据通过RS-232串行接口送入计算机进行实时处理,用数据采集测试软件动态监测系统工作状况.通过测试系统联凋数据曲线图分析,可知设计满足要求.测试系统的应用使随钻测量仪调试工作变得方便、直观,进一步提高了生产效率.

作 者：吕小维 李安宗 张维 白岩 李童 杨亚萍  作者单位：吕小维(中国石油集团测井有限公司随钻测井仪器研究中心,陕西,西安,710061;西安石油大学电子工程学院,陕西,西安,710065)

李安宗,张维,白岩,李童,杨亚萍(中国石油集团测井有限公司随钻测井仪器研究中心,陕西,西安,710061)

刊 名：测井技术  ISTIC PKU英文刊名：WELL LOGGING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 33(5) 分类号：P631.83 关键词：测井仪器   数据采集控制器   微处理器   A/D模块   串行通讯  

篇4：基于DSP电动助力转向系统控制器设计

基于DSP电动助力转向系统控制器设计

EPS系统可根据转向需要控制助力电机工作,降低能源消耗,提高转向特性及行驶安全性.采用32位定点DcsP芯片TMS320F2812为EPS的控制器,在进行控制器的硬件及软件设计的基础上,实现了数字PID控制策略.最后对所设计的`控制器进行了台架实验,实验结果表明,所设计控制器性能稳定,可满足助力转向系统的要求.

作 者：张成涛 ZHANG Cheng-tao  作者单位：广西工学院汽车工程系,广西,柳州,545006 刊 名：广西工学院学报 英文刊名：JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 20(3) 分类号：U461.4 关键词：电动助力转向   DSP   控制逻辑   PID   PWM  

篇5：超小型旋翼机系统的输出跟踪控制器设计

超小型旋翼机系统的输出跟踪控制器设计

针对复杂的超小型旋翼机系统,利用牛顿-欧拉方法建立了其系统动力学模型, 包括了希勒翼的动力学;为了简化控制器设计,利用奇异扰动理论,把复杂的`动力学模型降阶为两个子系统,即平移动力学和姿态动力学;采用非线性逆动力学设计了输出跟踪控制器.仿真结果表明该控制器能够跟踪理想的运动轨迹,并能达到稳定的内部姿态和有界的控制输入.

作 者：陈丽 龚振邦 刘亮 CHEN Li GONG Zhen-bang LIU Liang  作者单位：上海大学机电工程与自动化学院精密机械系,上海,72 刊 名：系统仿真学报  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION 年，卷(期)： 18(2) 分类号：V235 关键词：超小型旋翼机   希勒翼   奇异扰动理论   逆动力学  

篇6：精密转台系统非线性动态自适应控制器设计

精密转台系统非线性动态自适应控制器设计

提出了一种用于精密转台平滑鲁棒自适应控制器.通过基于σ改进方案的自适应律估计得到未知摩擦参数和非线性项的常值上界,并且利用一种平滑预测算法来改进用于估计不可测摩擦状态的双观测器.为了抑制不确定非线性项,加入了无抖振滑模控制项.通过Lyapunov方法证明了系统的.位置跟踪误差是一致最终有界的.仿真研究表明了该控制方案的有效性.

作 者：王忠山 王毅 苏宝库 WANG Zhong-shan WANG Yi SU Bao-ku  作者单位：哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨,150001 刊 名：航空精密制造技术  ISTIC英文刊名：AVIATION PRECISION MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 44(2) 分类号：V249.12 关键词：精密转台系统   摩擦补偿   不确定非线性项   平滑鲁棒自适应控制器  

篇7：基子CAN总线的分布式网架健康状态监测系统的设计

基子CAN总线的分布式网架健康状态监测系统的设计

摘要：针对某网架安全监测的需要设计了分布式健康状态监测系统，介绍了在分布式系统中利用控制器局域网(CAN)组建分布式通信网络模块的方案。详细阐述了基于CAN总线控制器SJAl000的采集系统设计方案及具体的硬件电路设计，并解决了在软件设计中容易碰到的问题。

关键词：CAN总线 高速采集 A／D转换 数据传输

在某大网架结构的建筑中，由于网架结构的特殊性及其所处地理位置在沿海台风多发地带，因此需要设计高速数据采集系统对网架结构的健康状况进行实时监测，并对数据进行实时分析和评估。由于需要对网架上受力情况进行多点监测，考虑到硬件集中控制扩展能力差且在现场施工有较大的布线困难，因此本系统采用目前广泛应用的分布式系统设计方案，将各个控制单元分布在现场各采集点上。为了实现分布式系统的监测与控制功能，需要建立良好的通讯方式，以完成系统主机与各智能单元之间的信息交换与通信。根据本数据采集系统的特点，其通信系统应具有良好的可靠性、适应性、可扩展性和简单的连接方式，并能满足长距离传输的需要。由于此数据采集系统节点数多(100路)、对信号传输速度要求高且误码率低，利用485总线搭建数据采集系统的传统方式，其最大控制结点只能有32个，在超过lkm的布线结构中传输速度只有lOOkbps，且“数据碰撞”和“死锁”等问题不易解决，因此采用485总线显然达不到设计要求。

(本网网收集整理)

相对于传统的485总线来讲，控制器局域网CAN(Controller Area Network)作为现场总线的一种，以其分时多主、非破坏性总线仲裁和自动检错重发等灵活、可靠的通信技术解决了485总线现场调试困难、开发周期长等问题[1]。尤其在较为艰苦的安装环境中，其高效的现场调试性能显得尤为实用。作为一种分散式、数字化、双向多点、具有高速率高可靠性特点的通信系统，CAN可以构建灵活的多主通讯机制，也可以建立主从式结构，而且这两种方式下的硬件物理联接完全相同。其自动进行数据编码、CRC冗余校验、出错自动重发的功能保证了数据的准确率，某一节点严重出错时能自动脱离总线保证了系统的稳定性，且其具有极强的带负载能力，可驱动多达110个节点，可满足本系统高速、精确、多负载的要求。

1 采集卡硬件电路的设计

1．1 CAN总线分布式系统结构设计

系统结构如图1所示。本系统由上位监控PC机、CAN总线适配卡和控制单元三部分组成。上位监控PCs机采用IBM-PC兼容机，主要负责对系统数据的接收与管理、控制命令的发送以及各控制单元动态参数和设备状态的实时显示；CAN总线适配卡可以使PC机方便地连接到CAN总线上；控制单元以单片机为核心，主要负责对现场的环境参数和设备状态进行监测，对采集来的数据进行打包处理并将处理过的数字信号通过CAN通信控制器SJA1000送入CAN总线。

1．2 控制单元模块设计及关键问题的解决

控制单元的主要功能是将现场采集的模拟信号转换成数字信号，通过CPU处理后再由CAN总线控制器打包送上CAN总线以便上位机接收处理；接收上位机控制信号，实现现场控制的具体操作。具体需要解决的问题为：①CAN模块设计；②A／D模块设计。

1．2．1 CAN模块设计

控制单元以8位单片机AT89C51为核心，选用器件SJA1000作为CAN控制器，并选用芯片82C250和6N137作为CAN控制器接口和光耦隔离。硬件电路如图2所示。

系统采用的.CAN总线通信控制器SJA1000是PHILIPS公司生产的一种独立式CAN器件，其原理框图如图3所示。它与CAN2．OB相兼容[1]，同时支持11位(BasicCAN模式)和29位(PeliCAN模式)识别码。

图2中AT89C51单片机的ALE、WR、RD端分别控制SJA1000的ALE／AS、WR、RD端，地址和数据线ADO～AD7由P0口分时复用实现。SJA1000的中断请求信号INT在中断允许且有中断发生时，由高电来此跳变到低电平，所以INT和AT89C51的INT0直接相连。片选信号CS由GAL译码电路控制，当CS接到低电平时，SJA1000被选中，CPU可对SJA1000进行读／写操作。为了增强控制节点的抗干扰能力，防止线路间串扰，SJA1000通过光耦6N137与82C250相连，从而使总线上各个CAN节点之间实现隔离，以保护CAN控制器正常工作。82C250是CAN总线收发器，是CAN控制器SJA1000正常工作与CAN总线的接口器件，对CAN总线以差分方式发送。其引脚RS用于选择82C250的工作模式(高速、斜率控制或等待)。R

S脚接地，82C250工作于高速方式，RS脚串接一个电阻R后再接地，若82C250处于CAN总线的网络终端，总线接口部分必须加一个120Ω的匹配电阻，以保护82C250免受过流的冲击。

1．2．2 A／D模块设计

A／D芯片选用12位高速采集芯片AD574。在本设计中，A／D模块的功能是将外部模拟信号通过AD574转换成数字信号后并行输入到AT89C51，然后AT89C51将其打包，并行输出至CAN总线通信控制器SJA1000，经总线收发器至CAN总线。其监控电路采用DS1232，它具有电源监控、手动复位和看门狗功能，还能同时输出高低电平的两路复位信号，分别输出至AT89C51和SJA1000的复位端，以满足本次设计的要求。

2 软件设计

本健康监测系统要求软件部分具有现场数字信号显示、检测并驱动现场信号设备等功能。在本设计中主要完成两部分任务：第一是PC机部分的上位机显示，主要通过集成开发环境软件设计出上位机监视显示界面，其重点在于PC机与现场节点间的通信；第二是现场节点控制设计，即设备驱动功能的实现，目的是能接收上位机的控制信号，使现场节点按既定的工作方式工作。

根据系统的工作要求，工作重点包括CAN总线通信程序、看门狗的初始化、A／D采样控制程序、执行机构控制程序和控制算法等，主要流程如图4所示。限于篇幅，这里着重介绍SJA1000初始化程序设计、发送程序设计、接收程序设计以及A／D转换程序的设计。

2．1 SJA1000初始化设计

初始化流程图如图5所示。AT89C51上电或复位后，调用复位程序给SJA1000的复位端(RST)提供复位信号，使SJA1000进入复位模式。SJA1000的初始化只有在复位模式下才可以进行。初始化程序主要完成以下寄存器的设计：(1)通过对SJA1000的时钟分频寄存器定义，判断是使用BassicCAN模式还是使用PeliCAN模式；是否使能CLOCKOUT及输出时钟频率；是否使用旁路CAN输入比较器；TX1输出是否采用专门的接收中断。(2)通过写验收码寄存器和验收屏蔽寄存器定义接收报文的验收码，以及对报文和验收码进行比较的相关位定义验收屏蔽码。(3)通过写总线定时寄存器定义总线的位速率、位周期内的采样点和一个位周期内的采样数量。(4)通过写输出寄存器定义CAN总线输出管脚TX0、TX1的输出模式和输出配置。(5)清除SJA1000的复位请求标志，进入正常工作模式，这样SJA1000方可进行报文的发送和接收。

2.2 发送和接收程序设计

单片机将要发送的报文送到SJA1000的发送缓冲区，然后将SJA1000命令寄存器的发送请求标志位(TR)置位，发送过程由SJA1000独立完成。在新报文写入发送缓冲区之前，必须检查状态寄存器的发送缓冲器的状态标志位(TBS)，若为“1”，则发送缓冲器被释放，可将新的报文写入发送缓冲器；否则，发送缓冲器被锁定，新的报文不能被写入，发送程序可以采用中断方式和查询方式。在本次设计中，采用的是查询方式。

报文的接收也是由SJA1000独立完成的。收到的报文通过接收滤波器存放在FIFO中，第一条报文进入接收缓冲器，由状态寄存器的接收缓冲器状态标志位(RBS)和接收中断标志位(RI)标出。单片机从接收缓冲器取走一条报文后，要通过置位SJA1000的命令寄存器来释放接收缓冲器。在本次设计中，接收程序的设计采用的是中断方式。

2．3 A／D转换设计

在本次设计中采用的是12位逐次逼近型A／D转换器AD574。以查询方式设计程序，通过连续查询A／D转换结束标志位判断转换是否结束。当转换结束时，将数据送人CPU中进行处理，并将处理后的数据保存至6264芯片。

基于CAN总线设计的高速分布式数据采集系统具有一定的使用价值，而且价格低廉、可靠性高。同时系统还具有可扩展性，在需要多通道采集的情况下只需添加少量的采样保持芯片即可。通过对该总线系统的通信能力进行测试，并将上述系统置于强干扰环境中进行连续实验，发现使用的通信速率完全可以保证数据的实时可靠传输，其通信效果完全满足要求，同时上位机和底层节点也能够保证相互间的协调工作。

篇8：基子CAN总线的分布式网架健康状态监测系统的设计

基子CAN总线的分布式网架健康状态监测系统的设计

摘要：针对某网架安全监测的需要设计了分布式健康状态监测系统，介绍了在分布式系统中利用控制器局域网(CAN)组建分布式通信网络模块的方案。详细阐述了基于CAN总线控制器SJAl000的采集系统设计方案及具体的硬件电路设计，并解决了在软件设计中容易碰到的问题。

关键词：CAN总线 高速采集 A／D转换 数据传输

在某大网架结构的建筑中，由于网架结构的特殊性及其所处地理位置在沿海台风多发地带，因此需要设计高速数据采集系统对网架结构的健康状况进行实时监测，并对数据进行实时分析和评估。由于需要对网架上受力情况进行多点监测，考虑到硬件集中控制扩展能力差且在现场施工有较大的布线困难，因此本系统采用目前广泛应用的分布式系统设计方案，将各个控制单元分布在现场各采集点上。为了实现分布式系统的监测与控制功能，需要建立良好的通讯方式，以完成系统主机与各智能单元之间的信息交换与通信。根据本数据采集系统的特点，其通信系统应具有良好的可靠性、适应性、可扩展性和简单的连接方式，并能满足长距离传输的需要。由于此数据采集系统节点数多(100路)、对信号传输速度要求高且误码率低，利用485总线搭建数据采集系统的传统方式，其最大控制结点只能有32个，在超过lkm的布线结构中传输速度只有lOOkbps，且“数据碰撞”和“死锁”等问题不易解决，因此采用485总线显然达不到设计要求。

相对于传统的485总线来讲，控制器局域网CAN(Controller Area Network)作为现场总线的一种，以其分时多主、非破坏性总线仲裁和自动检错重发等灵活、可靠的`通信技术解决了485总线现场调试困难、开发周期长等问题[1]。尤其在较为艰苦的安装环境中，其高效的现场调试性能显得尤为实用。作为一种分散式、数字化、双向多点、具有高速率高可靠性特点的通信系统，CAN可以构建灵活的多主通讯机制，也可以建立主从式结构，而且这两种方式下的硬件物理联接完全相同。其自动进行数据编码、CRC冗余校验、出错自动重发的功能保证了数据的准确率，某一节点严重出错时能自动脱离总线保证了系统的稳定性，且其具有极强的带负载能力，可驱动多达110个节点，可满足本系统高速、精确、多负载的要求。

1 采集卡硬件电路的设计

1．1 CAN总线分布式系统结构设计

系统结构如图1所示。本系统由上位监控PC机、CAN总线适配卡和控制单元三部分组成。上位监控PCs机采用IBM-PC兼容机，主要负责对系统数据的接收与管理、控制命令的发送以及各控制单元动态参数和设备状态的实时显示；CAN总线适配卡可以使PC机方便地连接到CAN总线上；控制单元以单片机为核心，主要负责对现场的环境参数和设备状态进行监测，对采集来的数据进行打包处理并将处理过的数字信号通过CAN通信控制器SJA1000送入CAN总线。

1．2 控制单元模块设计及关键问题的解决

控制单元的主要功能是将现场采

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篇9：基于T-S模糊系统的鲁棒容错控制器的设计

基于T-S模糊系统的鲁棒容错控制器的设计

研究了部分执行器可能失效的T-S模糊系统鲁棒容错控制问题.对于所给系统,给出了鲁棒容错控制器存在的一个新的'稳定条件.在此条件下所设计的控制器,可使闭环系统渐近稳定.通过矩阵分解把系统的非严格矩阵不等式约束转化为严格矩阵不等式,可以直接使用LMI工具箱求解器,仿真例子说明了所给方法的可行性和有效性.

作 者：王巍 佟绍成 WANG Wei TONG Shao-cheng  作者单位：辽宁工业大学,信息科学与工程学院,辽宁,锦州,121001 刊 名：辽宁工学院学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF LIAONING INSTITUTE OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 27(5) 分类号：N941 关键词：T-S模糊系统   容错控制   LMI  

篇10：多时延网络化系统中保性能控制器设计论文

多时延网络化系统中保性能控制器设计论文

论文关键词:网络化系统 控制 保性能 状态反馈

论文摘要:针对大规模、实时性要求较高的集散工业控制环境,建立了闭环控制回路用网络来实现的网络化系统.针对网络化系统,提出了一种多时延系统模型.考虑到模型的不确定因素,推出了无记忆状态反馈、鲁棒保性能控制器的存在条件.给出了如何利用MATLAB软件进行控制器设计并给出性能优化的方法.仿真结果表明,该控制器有很好的鲁棒性,对所有允许的网络不确定延迟和模型不确定性,具有良好的性能指标,可以用于分散环境下的大型工业控制系统.

网络化系统作为一门交叉学科,既涵盖控制又关联网络.因此在系统设计时,应该综合考虑控制和网络的因素.网络的引入将给系统带来延迟,同时,系统的模型会具有不确定性因素.依照这个宗旨,本文针对带有不确定性模型结构的网络化控制系统,建立了多延迟系统模型,证明了其无记忆状态反馈保性能控制器(guaranteed cost control)存在且使系统稳定的充分条件,并给出了该控制器设计和性能优化的方法.仿真结果表明,对带有不确定性模型结构的网络化控制系统,该控制器具有很好的鲁棒性.

1 多延迟模型的建立

本文所研究的网络化控制系统如图1所示,其中,传感器为时间驱动,且采样周期定常,设为h.控制器和执行器均为事件驱动.系统中,用s和a分别表示信号从传感器到控制器、控制器到执行器之间的网络传输延迟,并且假设控制对象(plant)的全部状态采样值用一个包传输.

假设系统中延迟s和a是定常的,并且小于两个采样周期.因为系统中延迟和周期采样的影响,系统模型将被转换为

由于环境的复杂、器件的老化和非线性等因素,在实际的网络化系统建摸中,系统具有不确定性.因此,本文将考虑具有不确定性因素的网络化系统模型

模型(2)中,假定控制向量为范数有界,且具有以下形式:

式中:D,Ej为反映不确定结构的常数矩阵;而F为满足条件FtF≤I的未知不确定矩阵,其元素Lebesgue可测且有界.系统的性能指标定义为

本文研究的问题是对具有模型(2)的网络化控制系统,设计一个无记忆状态反馈控制器

c(k) =Kx(k), (5)

使得对所有允许的不确定性,该网络化控制系统是渐进稳定的,且性能指标值满足J≤J*,其中J*是某个确定的常数.通常称具有这样性质的控制器(式(5))是不确定网络化控制系统(式(2))和性能指标(式(4))的保性能控制.

2 保性能控制设计和优化

文献[1~4]中,采用增广状态法,建立起了滞离散网络化控制系统的无时滞的离散模型,然后应用一般的线性二次型规则设计的方法,给出了一种状态反馈控制律.这种方法使系统状态维数增加并给计算带来了一定的困难.同时,将使设计出的的控制器不仅依赖当前的状态,而且还依赖以前的状态.因此,本文针对模型不确定网络化控制系统(式(2)),设计一无记忆状态反馈保性能控制器.在以下主要结论的导出中,要用到文献[3]中的`一个引理.引理1[3] 给定适当维数的矩阵X,D和E,其中X是对称的,则X+DFE+ETFTDT<0.对所有满足ftf≤i的矩阵f成立,当且仅当存在一个常数ε>0时,使得

定理1 对于系统(2)和性能指标(4),若存在矩阵K,对称正定矩阵P,S和T,使得对所有允许的不确定性,矩阵不等式

证明 若存在对称正定矩阵P,S,T和矩阵K,使得对所有允许的不确定性,矩阵不等式(6)成立.系统(2)中,取控制律c(k)=Kx(k),则导出闭环系统为

x(k+1) =Acx(k)+B1Kx(k-1)+B2Kx(k-2). (7)

选取一个李雅普诺夫函数

则V(k)是正定的,沿闭环系统(7)的任意轨线,V(k)的前向差分是

若条件式(6)成立,则对所有允许的不确定性,有根据李雅普诺夫稳定性理论,网络化控制系统(7)是渐进稳定的.进而由不等式(9)可得式(10)两边对k从0到∞求和,并利用系统的稳定性可得Kx(k)是系统的一个保性能控制律.定理得证.下面以LMI的形式给出该保性能控制器构造的方法.矩阵不等式(6)可以写成

式中ω4=-P+KTSK+KTTK+Q+KTRK,根据矩阵的Schur补性质,代入Ac,B1和B2的表达式,再利用引理1可得三角阵

再利用MATLAB的LMI工具箱,可解出具有最优性能的无记忆鲁棒状态反馈控制器.

3 仿真结果

考虑如下控制系统:

不失一般性,不妨假设传感器采样周期h为10 ms,时延s和a均为8 ms.Q=diag{1,1},R=0.3,D=[0.1 0.1]T,E=0.1,E0=0.1,E1=0.1,E2=0.2,根据前面的讨论,通过MATLAB的LMI工具箱可以构造出的最优性能鲁棒控制器为

c(k) = [0.112 1-0.126 1]x(k).

闭环系统性能指标的最优上界为112.254 1.仿真结果表明,该无记忆状态反馈保性能控制律,对允许的网络延迟和模型不确定性,确实具有良好的性能.

参考文献

[1] Zhen Wei, Xie Jianying. Online-evaluation control fornetworked control systems[C]∥IEEE Conference onDecision and Control. Las Vegar: IEEE ControlPress, 2002: 1 649-1 650.

[2] Lian Feng-Li, Jame M. Optimal controller design andevaluation for networked control systems with distrib-uted constant delays[C]∥Proceedings of AmericanControl Conference. Anchorage: IEEE ControlPress, 2002: 3 009-3 014.

[3] Li Yu, Gao Furong. Optimal guaranteed cost controlof discrete-time uncertain systems with both state andinput delays[J]. Journal of the Franklin Institute,2001, 338(1): 101-110.

[4] Park Chang-Woo. LMI-based robust stability analysisfor fuzzy feedback linearization regulators with its ap-plications[J]. Information Science, 2003, 152: 287-301.

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