（航空工业昌河飞机工业（集团）有限责任公司 江西景德镇 333000）
摘要：新型分布化和智能化中网络控制系统作为一种新型的控制系统，具有结构性能可靠、资源共享、简易、操作灵活等优点。得到控制界的普遍关注和支持，工业生产、家用电器及交通工具等领域中，其直流伺服电机被广泛应用，其具有执行效率高、灵敏度强、响应时间短等特点。然而研究传统的直流伺服电机控制问题的已经取得了丰富的成果，针对目前网络控制系统问题对两者相结合情况的研究还不够充分，传统的直流伺服电机控制系统引入网络控制结构，因此，如何对相关网络时延及数据丢包问题进行研究具有重要的实际应用意义。
关键词：直流伺服电机；网络控制结构；应用
随着现代控制技术和网络控制系统理论的发展越来越成熟，直流伺服电机的控制原理和传统的网络控制系统理论的结合，一个新的网络直流伺服电机控制模式的发展已成为必然趋势，具有广阔的应用前景。然而，具有网络结构的直流伺服电机控制系统具有许多优点，同时也面临着许多新的挑战。直流伺服电机控制系统的固有特性，实时控制和数据的同步和安全性高的要求，但同时对网络控制系统的概念的引入带来的网络时延、数据包丢失等一系列的不确定因素，这将严重损害实时控制系统中的数据交换网络节点的同步，并对控制系统的性能造成严重影响。
1 网络化控制系统
1.1 系统优势
对于网络控制系统来说，其中存在的最主要的特点就是能够实现对通信的实时传输和控制，通过将数据进行处理以及控制对象的系统应用，形成了网络在会见的互相连接，实现了全分布式的系统控制，因此与传统的点、线等形式的控制系统，其具备的优势是非常突出的：（1）系统传输中不需要设置很多复杂的线路，在对控制系统应用中只需要一些简单的物理结构，因此对系统所用的维护成本能够最大程度的降低。（2）分布式互连网络结构，系统之间的交互性良好，能够对数据和资源实现共享和远程操作。（3）系统具备高速的操作性和灵活性，同时对系统改造更加简单，后期如果需要进行维修也更加便捷。
1.2 工作原理
（1）数据处理节点和对象允许在不同的地理空间，该系统允许同时多个控制器和被控对象存在，一个控制器可以同时控制多个受控对象，对象也可以由多个控制器同时控制；（2）第一传感器采样数据对象然后采用数据传输状态，然后将相关的信息发送到通信网络；（3）内部控制算法计算出传感器数据的控制器中的应用，并得到了预期的控制输入对象，然后将控制数据通信网络；（4）执行器控制器接收到的数据传输、处理并将数据传送到被控对象进行控制，实现被控对象的闭环控制。
2 直流伺服电机网络化控制现状
直流伺服电机是直流伺服系统的核心部件，常作为系统的驱动单元。直流伺服电机作为一种常用的驱动装置，广泛应用于工业生产领域，运输和家用设备，它可以使可控的角速度和角位移输出的信号输入，从而达到控制部件和位移速率的精确控制。直流伺服电机网络控制选择电机为控制对象，网络结构是在传统的引入直流伺服电机控制系统，一个新的直流伺服电机的网络控制系统类型的建立，通过通信网络实现对电机的精确控制。
直流伺服电机网络控制系统是通过网络传输和交换的结合相关的指令和控制系统参数的传统的直流伺服电机控制系统和网络控制系统，并采用可靠的控制策略，实现了电机转速参数的精确控制，减少达到预期效果的延迟和在等的直流伺服电机控制性能的网络丢包。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 直流伺服电机网络化控制研究
3.1 具有时延的NCS建模
网络控制系统的时延根据其性质可分为许多类型，例如有确定性和不确定点，并且有长度的分类。这些不同类型的延迟将对网络控制系统的性能产生不同的影响和影响。在网络控制系统中，传感器、执行器和控制器通常有两种模式：事件驱动和时间驱动。网络节点的不同工作方式也影响系统模型的描述。因此，在描述具有时延的网络控制系统的性能分析和数学模型时，必须考虑上述因素。
当网络控制系统同时存在时延和数据包丢失时，网络控制系统将表现出更复杂的特性，因此将变得非常复杂和难以分析和研究。时延和数据丢包同时存在，针对网络控制系统，建模为 Markov 链数学模型将数据丢包给出满足指定性能指标的状态反馈控制器，时延及数据丢包的网络控制系统设计稳定性问题同时存在进行研究，将网络控制系统建模成存在事件约束特性的异步动态系统，并给出网络控制系统满足均方意义，基于 Lyapunov 稳定性相关定理指数稳定的充分条件。
3.2 确定时延和丢包的NCS 基于观测器的H控制
在网络控制的性能评价系统中，往往需要使用网络状态信息的全部，然而，复杂的网络环境往往导致相关的状态网络控制系统无法测量，因此需要通过有效的方法对这些状态进行估计。随着状态观测理论和状态估计技术的成熟，构造状态估计器成为网络状态信息估计的研究热点之一。以线性矩阵不等式形式针对具有数据丢包的网络控制系统，使系统给出状态观测器的设计方法，具有良好的抗干扰能力。基于鲁棒控制理论设计系统的通信时延的网络控制系统假设网络时延有界，针对同时存在时延及数据丢包的网络控制系统的状态观测器，针对其中存在的设计问题，还需要做进一步研究和探索。
直流伺服电机中进行网络化的控制过程中，时常会存在一定的时延和数据丢包的问题，因此对于数据丢包问题通过Bernoulli分布描述的方式能够对其出现的概率进行分析，系统状态在输入中采用不可测的保持方式，设计基于状态观测器的H控制器，在Lyapunov稳定性定理基础上，以LMI形式给出系统稳定及H控制器存在充分判断，最终对于控制参数进行最终求解。
3.3 不定时延和丢包的 NCS 基于观测器的H控制
考虑到非理想状态，网络控制系统的时滞通常是随机的且不确定的，因此研究时滞的随机不确定性问题具有重要意义和挑战。针对一类具有时延和数据包丢失状态反馈的网络控制系统的不确定性控制器设计，将系统建模为时变时滞系统模型，并基于锥互补线性化迭代算法设计控制器。网络化控制系统的随机时延和数据包丢失，系统建模为切换系统具有随机时延和丢包补偿，最后控制系统稳定和满足指定网络控制系统随机稳定性性能的充分条件，研究了一类时滞数据包丢失，系统建模为一个离散时间跳变系统，和马尔可夫的状态描述时延和数据包丢失，足够的标准和动态稳定性的反馈控制器的设计方法，最后给出了系统。
通过直流伺服电机系统中对于时延内容的不确定有着明确的考虑，通过其不确定性进行模型的建立，形成离散系统矩阵参数，基于相关Lyapunov稳定性理论，已知且服从Bernoulli分布，以LMI形式给出系统渐进稳定的充分条件，不可测且采用输入保持假设数据丢包概率当系统状态策略时，并设计基于状态观测器的H控制器，最后通过求解相应的LMI获取观测器和控制器的参数值。
总之，随着网络控制系统研究的成熟，网络控制技术在传统控制领域得到了越来越广泛的应用。考虑网络时延和数据包丢失对直流伺服电机网络结构控制系统的不确定性影响，研究了相应的控制问题。
参考文献：
[1] 尹洋,夏立,宋立忠. 网络直流伺服电机滑模预测控制[J]. 电力自动化设备,2011,06:65-69.
[2] 王征,谭博,陈义,陈延军. 伺服无刷直流电机四象限运行控制问题综述[J]. 微电机,2016,02:78-81.
论文作者:陈洋锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：控制系统论文; 网络论文; 伺服电机论文; 系统论文; 时延论文; 状态论文; 观测器论文; 《电力设备》2017年第21期论文;