基于数据特征驱动的网络化控制问题研究

【摘要】网络化控制系统(NCSs)打破了传统控制系统点对点式控制的束缚,顺应了网络时代的发展规律,具备了低成本、易安装维护、能够远程控制等特点,被广泛应用至物联网、航空、导航制导和远程教育、医疗等诸多领域,但同时也会无法避免地遭遇由于引入通信网络而产生的网络诱导时延、数据丢包和错序等问题的挑战。NCSs中的研究对象往往是有复杂特性、多变量的,很难甚至不能直接通过机理分析得到具体的对象模型信息,如何利用被控对象的输入输出数据就能够实现系统控制成为了亟需解决的问题。数据特征驱动思想来源于计算科学领域,一方面能够直接利用数据的特征近似辨识或者逼近复杂系统的模型另一方面能够仅利用受控系统的在线和离线输入输出数据以及经过数据处理而得到的知识来设计控制器,无需包含受控过程的数学模型信息,成为解决上述问题的一个新思路。针对复杂多变量的NCSs的控制问题,预测控制提供了良好的解决手段,基于模型的网络化预测控制方法能够克服网络诱导时延和数据丢包的影响而基于数据驱动的子空间预测方法能够克服系统建立数学模型的困难。如何兼顾两者的优势进行有机整合提出新的预测控制算法是本文研究意义所在。本文主要考虑了网络诱导时延和数据丢包问题影响下的网络化控制问题：提出了基于数据驱动子空间预测的网络化控制算法,并分别进行了控制器的设计以及稳定性分析最后基于在线实验平台进行算法有效性的验证。具体内容如下：·基于网络化预测控制方法与数据驱动子空间预测方法,提出基于数据特征驱动预测的网络化控制算法,描述了其主要过程以及相应的算法举例。·考虑了网络诱导时延影响下以及网络诱导时延和数据丢包同时影响下的数据特征驱动预测算法的控制器设计,以及相关的稳定性分析问题。·基于网络化控制实验室(NCSLab)在线实验平台验证了数据特征驱动预测网络控制算法的有效性。最后,对本文的主要研究内容进行回顾总结并提出了未来进一步的研究方向。
【作者】钱坤宏；
【导师】康宇；
【作者基本信息】中国科学技术大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】数据特征驱动；网络化控制系统；预测控制；子空间方法；网络诱导；时延；数据丢包；

【参考文献】
[1]邓勇韬.基于模拟试验台的高速列车广义舒适度评价方法研究[D].西南交通大学,仪器仪表,2014,硕士.
[2]朱春华.伊顿不间断电源中国市场产品策略研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[3]马强.政治文化视角下的当代俄罗斯对华政策研究[D].黑龙江大学,俄语语言文学,2013,硕士.
[4]鲁文军,林湘宁,黄小波,刘沛,薄志谦.一种新的自适应突变量距离保护方案[J].电力系统自动化,2007,14:85-88+97.
[5]赵兴龙.面向不平衡负荷的静止无功补偿器研究与设计[D].东北大学,电工理论与新技术,2010,硕士.
[6]魏石磊.基于H.264的空时域自适应错误隐藏算法研究[D].天津理工大学,控制工程,2013,硕士.
[7]金梁.我国车险电销发展瓶颈及突破转型研究[D].浙江工商大学,保险（专业学位）,2014,硕士.
[8]刘凯.关于UKF在基于滑模的永磁同步电机直接转矩控制系统中的应用[D].辽宁工程技术大学,电机与电器,2012,硕士.
[9]杨德明.高速铁路线路轨道工务维修养护研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[10]游代安,余旭初,王建荣.一种基于知识的遥感图像模糊分类算法[A].中国工程图学学会.中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议（CIG’2001）和第一届全国虚拟现实技术研讨会（CVR’2001）论文集[C].中国工程图学学会:,2001:6.
[11]关丹.外来个体户个体关系网络的新建与拓展[D].复旦大学,社会学,2012,硕士.
[12]董秉华.DJS—154机多路接口长线传输的几个技术问题[J].冶金自动化,1983,05:60-61.
[13]编译康佳媛.新复材蕴藏百亿美元富矿[N].中国纺织报,2014-05-15003.
[14]本刊编辑部,闫辉.程序员成长系列之五从程序员到数据库管理员[J].程序员,2003,02:16-19.
[15]程储旺,孙优贤,王文杰.滞后不确定性系统的鲁棒控制[J].自动化学报,1998,06:124-126.
[16]许维楼.苏州金龙客车生产计划系统研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[17]胡国兴.珠三角地区常虎铁路研究——常虎铁路在区域路网及经济发展中的作用[J].现代城市轨道交通.2005(06)
[18]麦毅.冶金法制备太阳能级硅工艺中湿法提纯及半工业化研究[D].昆明理工大学,冶金物理化学,2014,博士.
[19]张秀云.MnSOD硝基化在高糖致心肌细胞“代谢记忆”效应中的作用[D].辽宁医学院,内科学,2012,硕士.
[20]刘艳英.高清视频切换技术的研究与实现[D].华侨大学,信息与通信工程,2014,硕士.
[21]贾淼.沈阳市清代建筑类文化遗产保护政策研究[D].沈阳师范大学,行政管理,2014,硕士.
[22]姚永玲.网络新闻评论及其功能[D].中央民族大学,新闻学,2004,硕士.
[23]闵晓平,罗华兴,吕江林.基于不同数据频率的公司债券市场流动性衡量[J].证券市场导报,2015,05:60-67.
[24]陈礼恭.单相光伏SPWM逆变器的重复控制策略研究[D].浙江工业大学,2013.
[25]董贤.词块教学法对高中生英语写作能力影响的实证研究[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[26]刘艳.湘潭电化科技股份有限公司营销战略研究[D].湖南大学,工商管理,2011,硕士.
[27]胡军亮.海南人力资本对经济增长的影响研究[D].海南大学,企业管理,2014,硕士.
[28]宋元明.生脉注射液联合归脾汤加减治疗脓毒症血证（脓毒症凝血功能紊乱）气不摄血型的临床疗效观察[D].北京中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[29]陈文峰.基于微处理器的电磁成形机控制系统研究[D].武汉理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[30]高延玲,张玉清,白宝明,王新梅.网页保护系统综述[J].计算机工程,2004,10:113-115.
[31]芮慧慧.安徽省农业产业升级及科技保障研究[D].安徽农业大学,产业经济学,2012,硕士.
[32]雷涛.严重颈椎后纵韧带骨化症前路、后路手术的比较与选择[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[33]秦力.SOFN公司物联网产业生产基地项目可行性研究[D].西南交通大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[34]陈波,杨庆山,武岳.大跨空间结构的多目标等效静风荷载分析方法[J].土木工程学报,2010,03:62-67.
[35]李金亮.中小跨径梁桥冲击系数计算公式[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]秦建刚.房屋二重买卖法律规制论[D].山东大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[37]于智慧.MEEM模型下含磷有机基团的电荷分布[D].辽宁师范大学,有机化学,2003,硕士.
[38]牛辰洁.有限域上线性置换多项式的一些结果及其应用[D].大连理工大学,应用数学,2013,硕士.
[39]马晓迪.Ti_2AlNb金属间化合物铣削加工性研究[D].南京航空航天大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[40]袁建辉.石墨烯中的电子及其输运性质的研究[D].华中科技大学,2012.
[41]李莉.公共卫生教师控烟倡导促动行为能力干预效果评价[D].浙江大学,社会医学与卫生事业管理,2014,硕士.
[42]史守山.掺杂ZnO的第一性原理研究[D].河北大学,微电子学与固体电子学,2014,硕士.
[43]廖仲国.甘肃省属上市公司独立董事履职情况调查报告[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[44]王莹.沈阳市城市热环境时空变化遥感研究[D].吉林大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[45]陈海萍.论我国公益诉讼的主体资格[D].暨南大学,民商法,2013,硕士.
[46]赵进杰.河北省第十六届大运会健美操比赛难度动作分析[D].河北师范大学,运动训练,2012,硕士.
[47]乔凯.中国人群中SBMA电生理、基因及其相关性研究[D].复旦大学,神经病学,2010,博士.
[48]徐一.违约损害赔偿计算问题研究[D].南京大学,民商法学,2013,硕士.
[49]邱建国.基于云服务的公共停车泊位信息系统[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[50]何伟玉.滇南臭蛙皮肤分泌物宿主防御肽—两栖类生存策略的新证据[D].河北师范大学,生态学,2013,硕士.