摘要在网络控制系统中， 传输时延的出现是不可避免的。传输时延极大地影响了控制系统的控制品质，易导致系统出现振荡甚至失稳。在传统控制系统中，PID控制器因其结构简单易实现且鲁棒性较强，被广泛应用。但在含有时滞的系统中，传统PID控制器较难取得满意的控制效果。 Smith预估控制器是一种大时延系统的有效控制器，它能够消除时延对控制的影响，改善控制品质。本文首先对 Smith 预估控制器在网络化耦合双电机系统中的应用进行了分析与研究。针对Smith 预估控制器依赖于系统模型精度的不足，本文研究了内模控制在网络化耦合双电机系统中的应用，讨论了控制器的设计方法。 仿真研究结果表明： 在模型精确的情况下， Smith 预估控制可以取得较好的补偿效果，而在内部模型不够精确的情况下，内模控制能较好的补偿时延。43118
毕业论文关键词 网络控制系统 PID Smith预估控制 多电机协同控制 内模控制
Title Research on Cooperative Control of Multi Motor Based on CAN Bus
Abstract In the network control system, the transmission delay is inevitable. Transmission delay greatly affects the control quality of the control system, and it is easy to cause the system to appear oscillation and even lose stability. In the traditional control system, PID controller is widely used because of its simple structure, convenient to implement and strong robustness. But in the system with time delay, the traditional PID controller is difficult to obtain satisfactory control quality. Smith predictive controller is an effective controller for large time delay system. It can eliminate the influence of time delay on control and improve the quality of control. Firstly, the application of Smith predictive controller in networked coupled double motor system is analyzed and studied. However, Smith predictive controller is dependent on the accuracy of the system model unduly. Considering the limitation of the Smith predictor controller, the application of internal model control and the design method of the controller is studied in this paper. The simulation results show that in the case of accurate internal model, the performance of Smith predictive control is very good. But when the internal model is not accurate enough, the internal model control can compensate the time delay better. Keywords NCS PID Smith predictor control Cooperative control of multi motor Internal model control
目次
1绪论1
1.1引言1
1.2网络控制系统概述1
1.3网络控制系统研究现状3
1.4本文主要工作4
2问题描述及仿真系统搭建6
2.1问题描述6
2.2基于Truetime的仿真系统6
2.3本章小结9
3基于PID及Smith预估器的仿真研究10
3.1PID的结构原理及设计方法10
3.2PID控制系统的仿真12
3.3Smith预估结构原理14
3.4Smith预估控制系统的仿真15
3.5本章小结18
4内模控制器的补偿研究19
4.1引言19
4.2内模控制器经典模型及其原理19
4.3双输入双输出系统中的直接解耦IMC21
4.4直接解耦IMC的补偿仿真25
4.5本章小结27
5总结与展望28
5.1工作总结28
5.2研究展望28
致谢30
参考文献31
1 绪论
1.1 引言 近年，计算机网络通信技术的快速发展，带动了控制系统规模的增大，控制系统网络化逐渐普及。网络控制系统通过网络来实现传感器节点、控制器节点、执行器节点之间的数据互联通信，以此来解决复杂系统远程控制的数据传输问题。网络控制系统具有交互性好、系统布线少、易于扩展和维护、系统的柔性和可靠性高等传统控制无法比拟的优点[1]。因此，网络控制系统被普遍运用于机器人、自动化制造厂、航天航空器、汽车控制系统等控制领域-751`文~论^文.网www.751com.cn。 网络化系统带来众多优点的同时，流量不规则和带宽限制等网络特性使控制系统的分析更加复杂[2]。同时，网络调度、丢包、网络诱导时延等新问题出现在了网络控制系统中[3]。因此，网络控制系统给控制领域注入了新鲜血液，但也带来了不少的挑战。 电机是工业控制、机器人等领域中最为常见的执行元件，由此构成的调速、位置随动系统是许多工业装置、民用设备的核心部件。随着控制技术的发展，控制系统规模的不断扩大，单个电机驱动的系统在很多场合都很难满足设计需求，使用多个电机共同驱动负载、完成工作任务的场合日益普及；同时网络和通信技术的飞速发展，使得利用网络（包括现场总线）技术构成分布式自动控制系统成为大系统的主流技术方案。因此分布式多电机协同控制技术的研究具有较重要的理论意义和实用价值。 1.2 网络控制系统概述 基于CAN总线的多电机协同控制技术研究:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_43802.html