網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下雙電機(jī)的同步控制研究*

許 強(qiáng)，陳其工，葛 愿，曾 晗

(安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽蕪湖 241000)

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control Systems，NCSs)應(yīng)運(yùn)而生。NCSs是一種全分布式、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)反饋的控制系統(tǒng)，主要特征是通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)各部分信息交換［1］。結(jié)合了控制和網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，特點(diǎn)就是具有控制范圍廣、系統(tǒng)連線少、適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行成本低等。但同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送信息時(shí)候要分時(shí)復(fù)用網(wǎng)絡(luò)通道，由于網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的承載能力是有限的，這樣就會(huì)導(dǎo)致信息沖突，重傳等現(xiàn)象發(fā)生。信息在傳輸過程中，就不可避免地存在著通信延遲，數(shù)據(jù)包丟失，數(shù)據(jù)包的時(shí)序錯(cuò)亂度等方面的問題。

目前，國內(nèi)外眾多學(xué)者在網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下電機(jī)控制系統(tǒng)取得一系列成就，研究工作都主要集中在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下單電機(jī)控制進(jìn)行研究，卻很少涉及多電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)［2］，同時(shí)隨著現(xiàn)階段工業(yè)以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線的理論研究逐步深入，利用網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)平臺(tái)使多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)同步控制，是一個(gè)重要的研究課題。在此將研究網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下雙電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步控制問題，對(duì)多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制具有一定理論參考價(jià)值。本文以兩臺(tái)直流伺服電機(jī)為研究對(duì)象構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，并考慮系統(tǒng)具有時(shí)變短時(shí)延，首先將系統(tǒng)建模成一個(gè)切換系統(tǒng)，然后通過求解一組線性矩陣不等式約束的多目標(biāo)優(yōu)化問題［3］，采用狀態(tài)空間反饋控制方法，實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的同步控制。最后基于truetime工具箱對(duì)此模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本文方法的有效性和優(yōu)越性。并可推廣多臺(tái)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)同步控制。

1 雙電機(jī)的NCSs建模

在對(duì)雙電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)物仿真之前，需要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，這樣才能比較正確地反應(yīng)整個(gè)控制系統(tǒng)的特性。首先建立直流伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，其次建立具有時(shí)變短時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)模型。

通過對(duì)漁民CP電鏡下電切術(shù)患者進(jìn)行有針對(duì)性知識(shí)宣教，有效改善了漁民患者的治療依從性，減少了術(shù)后并發(fā)癥，降低了術(shù)后復(fù)發(fā)率，值得臨床進(jìn)一步推廣。

1.1 直流伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)建模

首先從使用機(jī)理建模的方式來建立其電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。設(shè)直流電機(jī)的電壓輸入ua，電機(jī)在此控制電壓作用下產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)為ea，其動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程滿足如下方程。

本次采樣地點(diǎn)露頭新鮮，剖面巖石發(fā)育良好，按照不同巖性變化采取等間距采集樣品，在地層分界處(圖2a)則加密采樣，共采集硅質(zhì)巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖樣品15件，其中采集上泥盆統(tǒng)6件，下石炭統(tǒng)9件，樣品產(chǎn)出地質(zhì)剖面圖見圖3。

電機(jī)的電壓平衡方程式:

ia為電樞中產(chǎn)生的控制電流(A)，Ra為電樞回路總等效內(nèi)阻(Ω)，La為電樞電感(H)。

電樞電動(dòng)勢(shì)方程式:

本文提出了一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò))的多節(jié)點(diǎn)間鏈路預(yù)測(cè)方法,采用模式分類方法,將鏈路預(yù)測(cè)問題轉(zhuǎn)換成模式分類問題,借助CNN在特征提取上的優(yōu)勢(shì)提取圖像特征,以期抓取出相鄰節(jié)點(diǎn)、多個(gè)節(jié)點(diǎn)甚至局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)演化的規(guī)律.本文的主要貢獻(xiàn)包括:①將預(yù)測(cè)問題轉(zhuǎn)換成模式分類問題,利用深度學(xué)習(xí)模型來實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)間的鏈路預(yù)測(cè);②應(yīng)用混沌時(shí)間理論解決網(wǎng)絡(luò)切片的問題;③使用圖像數(shù)據(jù)來表示網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征.

電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程式:

T為電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩(N·m)，J為電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(N·m·s2)，B為黏性阻尼系數(shù)(N·m·sec/rad)。

電磁轉(zhuǎn)矩方程式:

Kt為轉(zhuǎn)矩系數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)夜間運(yùn)動(dòng)車輛的識(shí)別，引入新的色彩空間和模糊理論來解決這一問題?；谛碌纳士臻g和模糊集理論的跟蹤模型包括幀色彩處理和背景剔除兩個(gè)環(huán)節(jié)。首先，利用初始識(shí)別結(jié)果，獲取前景和背景的色彩信息，并間初始視頻幀處轉(zhuǎn)換為新的色彩空間HSrg，其中HS 為HSV 中的兩個(gè)圖層，r 和g 分別為RGB 圖層中的對(duì)應(yīng)的R 和G 圖層標(biāo)準(zhǔn)化后的圖層，即有r=R/( R+ G+B )和g=G/( R+ G+B)。為了減輕圖像中噪聲的影響，分別對(duì)識(shí)別目標(biāo)在HSrg 色彩空間中每個(gè)圖層使用中值濾波，得到濾波后的值分別為：

由式(1)、式(2)、式(3)、式(4)得到直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)完整的數(shù)學(xué)模型:

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，土木工程行業(yè)邁入了快速發(fā)展的階段，在整個(gè)施工過程中，面臨著機(jī)械設(shè)備的使用和人員管理的復(fù)雜性。若管理工作不到位，不僅會(huì)出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，還可能會(huì)引發(fā)重大的安全事故，甚至造成人員傷亡。為了更好地保證工程的施工質(zhì)量，必須重視土木工程施工管理工作，保證工程的順利進(jìn)行，推動(dòng)土木工程建設(shè)行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

內(nèi)部控制制度通常需要管理層進(jìn)行決策，但是管理層又不會(huì)花費(fèi)太多的精力在內(nèi)部控制制度上，而內(nèi)部控制負(fù)責(zé)人又不能夠越過管理層進(jìn)行制度的優(yōu)化，而且管理層根本不了解醫(yī)院內(nèi)部管理的實(shí)際情況，往往會(huì)提出或者作出不符合醫(yī)院內(nèi)部控制發(fā)展的決策，而內(nèi)部控制負(fù)責(zé)人因?yàn)榧?jí)別較低，往往提出的建議也不會(huì)被采納。

選取狀態(tài)變量:x1=θ，x2=n，x3=，根據(jù)式(6)寫成狀態(tài)方程空間形式:

假定系統(tǒng)的輸出為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角，電機(jī)的負(fù)載為常數(shù)，則系統(tǒng)的輸出方程為

Development of Chinese cosmetic industry in condition of globalization 7 6

（3）模具檢驗(yàn) 按時(shí)對(duì)模具進(jìn)行定期檢驗(yàn)，保證鑄造毛坯的外形無尖角及毛刺，鑄件轉(zhuǎn)角處適當(dāng)增加鑄造圓角，避免模具上尖角位導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生。

令:

則根據(jù)式(7)、式(8)。直流伺服電機(jī)的狀態(tài)空間方程可表示為

1.2 時(shí)變短時(shí)延的NCSs的數(shù)學(xué)建模

圖1 具有時(shí)變短時(shí)延的NCSs結(jié)構(gòu)

圖1是一個(gè)典型網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的框圖，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延主要是指從傳感器到控制器的時(shí)延τsc和從控制器到執(zhí)行器的時(shí)延τca，該兩個(gè)時(shí)延都是隨機(jī)的且都小于一個(gè)采樣周期T，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的誘導(dǎo)時(shí)延表示為τk=τsc+τca［4］。圖1中的連續(xù)時(shí)間被控對(duì)象可有如下的狀態(tài)空間模型描述:

其中，u(t)∈Rn和u(t)∈Rn分別表示系統(tǒng)狀態(tài)和輸入，Ap和Bp是兩個(gè)定常矩陣。對(duì)于所研究的NCSs，為了研究方便，做以下假設(shè):

DC1、DC2是轉(zhuǎn)角狀態(tài)響應(yīng)曲線。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)模型采用上述無時(shí)延情形下的狀態(tài)反饋系數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能明顯變差，顯然達(dá)不到系統(tǒng)所要求的控制性能。因此，根據(jù)時(shí)變短時(shí)延特性，建模成切換系統(tǒng)，應(yīng)用線性矩陣不等式求解穩(wěn)定化狀態(tài)反饋控制器［8］。

假設(shè)2:傳感器數(shù)據(jù)和控制量都是采用單包傳輸模式，且數(shù)據(jù)包都帶有時(shí)間戳，不考慮數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)序錯(cuò)亂的影響;

由式(16)兩邊同乘P-1，可得到:

（一）正確認(rèn)識(shí)情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)。情感態(tài)度與價(jià)值觀，是人對(duì)親身經(jīng)歷過事實(shí)的體驗(yàn)性認(rèn)識(shí)及其由此產(chǎn)生的態(tài)度行為習(xí)慣。它對(duì)人一生的成長都有著舉足輕重的作用。英語教師在制定英語課目標(biāo)時(shí)，還應(yīng)意識(shí)到英語本質(zhì)上是一種語言，而不同于一般知識(shí)，英語學(xué)習(xí)的目標(biāo)首先要關(guān)注語言的交流功能，即作為人們交流思想感情的工具，所以英語學(xué)習(xí)首先要包含情感態(tài)度方面的目標(biāo)和社會(huì)文化方面的知識(shí)。

根據(jù)假設(shè)1，執(zhí)行器采用的是時(shí)間驅(qū)動(dòng)模式，設(shè)定其讀取緩沖區(qū)的周期為T0，且使其滿足T0=T/N(N為自然數(shù))。根據(jù)假設(shè)2、3可以推定當(dāng)前的控制量為u(k)在經(jīng)過τk時(shí)間滯后到達(dá)執(zhí)行器端。那么對(duì)任意的k＞0，記u(k)和u(k-1)作用在被控對(duì)象上的時(shí)間分別記為n0(k)T0和n1(k)T0，則有:

從式(12)中可以看出n0(k)，n1(k)均在有限集合內(nèi)取值，因此，可將NCSs視為一個(gè)具有有限個(gè)子系統(tǒng)的切換系統(tǒng)。令如下關(guān)系成立:

結(jié)合式(11)、式(12)可將NCSs寫成如下的切換系統(tǒng)模型:

2 無時(shí)延情況下雙電機(jī)的同步控制

2.1 狀態(tài)反饋控制增益求解

根據(jù)建立的狀態(tài)空間式(9)，先判定系統(tǒng)是否為可觀、可控。若可觀、可控則根據(jù)狀態(tài)變量反饋控制規(guī)律，有:

K為1×3的狀態(tài)反饋增益向量。

其中，Pj＞0 和Qj＞0 是待定矩陣。記 η(k)=xT(k)[，則式(21)可得:

考慮系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型式(9)在狀態(tài)反饋式(14)作用下，使得閉環(huán)系統(tǒng):

考慮Lyapunov函數(shù)V=xTPx，由Lyapunov穩(wěn)定性理論可知，系統(tǒng)式(15)是漸進(jìn)穩(wěn)定的，得到以下不等式:

其中式(16)有可行解P＞0，其中P=PT。

假設(shè)3:網(wǎng)絡(luò)時(shí)延為時(shí)變短時(shí)延，即時(shí)延滿足小于一個(gè)采樣周期:τk≤=eT≤T，其中0≤e≤1。由于 τk≤T，基于以上假設(shè)，那么可以推定任意一個(gè)采樣周期 [kT(k+1)T]內(nèi)最多只有兩個(gè)控制量u(k)和u(k-1)能作用在被控對(duì)象上。故將系統(tǒng)式(10)以采樣周期T離散化，可得到離散NCSs模型:

令X=P-1，Y=KP-1。則式(17)可重寫為

因此，若以下線性矩陣不等式:

引理1［11］對(duì)任意矩陣A，P＞0和Q＞0，不等式ATQA-P＜0成立，當(dāng)且僅當(dāng)存在一個(gè)矩陣，Y，使得以下矩陣不等式成立:

成立，那么系統(tǒng)式(15)漸進(jìn)穩(wěn)定，那么所設(shè)計(jì)的狀態(tài)反饋控制器增益為K=YX-1。針對(duì)式(19)是一個(gè)線性矩陣不等式，可以應(yīng)用Matlab中的LMI工具箱feasp求解器來求取解(X，Y)。

2.2 仿真及結(jié)果分析

采用兩個(gè)相同信號(hào)的直流伺服電機(jī)進(jìn)行本次仿真，在Simulink上建立雙電機(jī)的同步控制模型，模型選擇同步控制策略是采用給予同一控制信號(hào)并補(bǔ)償同步誤差［6］。用Simulink里面的S-Function模塊編寫該同步控制策略代碼，在選取合適的使得兩個(gè)相同直流電機(jī)在相對(duì)誤差小于5%情況下實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的同步控制。為驗(yàn)證本文給出的控制方法的有效性，對(duì)系統(tǒng)式(9)進(jìn)行仿真。電機(jī)參數(shù)為［7］電感La=0.24×10-3H;等效電阻Ra=2.18 Ω;轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt=23.4×10-3Nm/A;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=10.3×10-3N·m·s2;黏性阻尼系數(shù)B=2×10-5N·m·sec/rad;反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke=2.171×10-2V·sec/rad;

電機(jī)參數(shù)帶入式(7)中，計(jì)算出等價(jià)數(shù)學(xué)模型，然后再基于該模型，利用式(19)的定理求取狀態(tài)反饋控制器。利用Matlab中LMI工具箱的feasp求解器進(jìn)行求解，可分別求得該控制系統(tǒng)的兩個(gè)狀態(tài)反饋增益陣:K1= [ 1.000 1.382 0.249]、K2= [ 1.000 1.671 0.312]。在給定的仿真條件下，采用所設(shè)計(jì)的控制器，雙電機(jī)的同步控制狀態(tài)軌跡響應(yīng)如圖2所示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的動(dòng)態(tài)特性性能指標(biāo):給單位階躍信號(hào)r輸入電壓激勵(lì)直流電機(jī)，兩個(gè)狀態(tài)響應(yīng)曲線分別為兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)角響應(yīng)，要求當(dāng)轉(zhuǎn)角穩(wěn)定變化時(shí)，其狀態(tài)響應(yīng)曲線的調(diào)整時(shí)間應(yīng)小于10 s，超調(diào)量小于20%，穩(wěn)態(tài)誤差小于4%。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。在此搭建的Simulink仿真平臺(tái)上應(yīng)用TrueTime工具箱，加入網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，建立雙電機(jī)控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)下的同步控制，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)類型為CSMA/CD(Ethernet);最小數(shù)據(jù)幀長度為512 bits;數(shù)據(jù)發(fā)送率為10 Mb/s;丟包率為0;傳感器、控制器、執(zhí)行器計(jì)算時(shí)間分別為0.3 ms、0.5 ms、0.3 ms;仿真時(shí)間為15 s。仿真狀態(tài)響應(yīng)曲線如圖3所示。

圖2 無時(shí)延條件下雙電機(jī)的同步控制

圖3 隨機(jī)時(shí)延條件下雙電機(jī)的同步控制1

假設(shè)1:傳感器和執(zhí)行器均采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)模式，控制器采用事件驅(qū)動(dòng)模式，其采樣周期為T;

3 有時(shí)延情況下雙電機(jī)的同步控制

3.1 穩(wěn)定化狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)

式(13)中所建立的是一個(gè)具有有限個(gè)子系統(tǒng)的離散時(shí)間切換系統(tǒng)的模型，將時(shí)延的變化轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)模型之間的切換，來借助切換系統(tǒng)理論和方法來設(shè)計(jì)穩(wěn)定化控制器。那么網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的變化速率在一定程度上決定了切換信號(hào)σ(k)的切換速率，而切換信號(hào)的的切換速率是由其平均駐留時(shí)間ta來反映［9］?？紤]設(shè)計(jì)的狀態(tài)反饋控制器u(k)=Kx(k)，由切換系統(tǒng)式(13)可得到一下閉環(huán)NCSs模型:

本小節(jié)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)形如u(k)=Kx(k)的狀態(tài)反饋控制器，使得閉環(huán)NCSs(20)指數(shù)穩(wěn)定，同時(shí)建立NCSs的指數(shù)衰減率ρ與最大允許時(shí)延上界和反映時(shí)延變化率λ的平均駐留時(shí)間ta之間的定量關(guān)系［10］。

定理1 考慮系統(tǒng)(20)，若存在正標(biāo)量 λ＜1，μ≥1 和適當(dāng)維數(shù)的矩陣Pj＞0，Qj＞0，j=0，1，…，N，使得以下不等式:

成立，則系統(tǒng)式(20)指數(shù)穩(wěn)定并具有指數(shù)衰減率ρ(λ，ta)=。

何西，二十五歲，骨科醫(yī)生，是二叔何守二的兒子。電話鈴嚎了半天，何西也沒接。何東知道他在當(dāng)班，就急忙往醫(yī)院趕。何西剛跟著主治醫(yī)做完手術(shù)，正洗手呢，一看見何東，一把把他揪到走廊里的光榮榜前面，指著一大胖臉，魚泡眼的大幅照片問何東：“認(rèn)識(shí)他嗎？”

證明 令k1，k2，…，ki，i≥1 表示 σ(k)在間隔［0，k)內(nèi)的切換點(diǎn)，且ki是遞增排列，ki＜k。系統(tǒng)式(20)的子系統(tǒng)模型為

為系統(tǒng)式(20)選取如下的Lyapunov函數(shù):

通過改變K可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性及穩(wěn)定誤差。在實(shí)際工程中求反饋向量K有許多方法，比如要滿足要求的動(dòng)態(tài)特性要求，可以極點(diǎn)配置方法確定系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)，再通過Ackermann公式計(jì)算K。隨著現(xiàn)代控制學(xué)發(fā)展，控制問題往往有很多限制以及附加條件，其實(shí)大多都可以轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式條件，這樣就可以利用線性矩陣不等式來求解［5］，本文利用線性矩陣不等式來求解K。

由式(26)可得:

由于系統(tǒng)式(20)的狀態(tài)在切換點(diǎn)不跳變，由式(22)可得:

由式(27)和式(28)可以遞推求得:

ea為電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)(V)，Ke為反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，θ為電機(jī)的轉(zhuǎn)角(rad)，n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速(rad/sec)。

由式(29)可得

他被嚇得激靈一哆嗦，手掌觸電般地縮了回來。他的心“咚咚”地跳著，滿面通紅地扭頭望向門口，正瞧見青蘿那張氣勢(shì)洶洶的臉。

以下定理給出了穩(wěn)定化狀態(tài)反饋控制器u(k)=Kx(k)的一個(gè)設(shè)計(jì)方法。

定理2 對(duì)于給定的正標(biāo)量 λ＜1 和 μ≥1，若存在適當(dāng)維數(shù)的矩陣X，V，Rj＞0 和Sj＞0，j=0，1，…，N，使得式(23)和以下的線性矩陣不等式:

綜上所述，當(dāng)采用基于信號(hào)概率的功耗計(jì)算模型進(jìn)行MPRM電路的功耗計(jì)算時(shí)，本文所提出的基于概率表達(dá)式的MPRM電路功耗計(jì)算方法能夠在合理的時(shí)間內(nèi)獲得準(zhǔn)確的電路功耗計(jì)算結(jié)果.

成立，則控制器u(k)=VX-1x(k)將保證閉環(huán)NCSs(20)指數(shù)穩(wěn)定并具有指數(shù)衰減率ρ(λ，ta)=。

證明 由引理1可知，Ωj＜0成立當(dāng)且僅當(dāng)存在一個(gè)矩陣Y，使得以下不等式:

成立。從以上不等式可推出矩陣Y是可逆的。對(duì)以上矩陣不等式分別左乘矩陣diag{Y-T，Y-T，Y-T}和右乘矩陣 diag{Y-1，Y-1，Y-1}，可得:

記X=Y-1，V=KX，Rj=XTPjX，Sj=XTQjX，則由以上不等式可得矩陣式(31)。對(duì)Pα≤μPβ和Qα≤μQβ都分別左乘矩陣XT和右乘矩陣X既得矩陣式(32)，從而，由定理1可知定理2成立。證明完畢。

那么在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，要保證線性矩陣不等式(LMIs)式(31)和式(32)可行的情況下，μ應(yīng)該盡量取小以獲取一個(gè)小的指數(shù)衰減率ρ(μ，ta)，這樣也使得條件式(23)更容易得到滿足。

“堅(jiān)持讓數(shù)據(jù)多跑路，讓患者少跑路，努力實(shí)現(xiàn)院內(nèi)流程‘最多跑一次’，看病就醫(yī)少跑一次?！瘪R勝林這樣理解公立醫(yī)院的“最多跑一次”。

3.2 仿真及結(jié)果分析

本課題研究的只考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的影響，并且假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的誘導(dǎo)時(shí)延都是短時(shí)延，丟包率對(duì)系統(tǒng)性能的影響可忽略不計(jì)。該雙電機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，采樣周期取為T=10 ms，將采樣間隔分為十等分，即令N=10，從而執(zhí)行器讀取緩沖區(qū)的周期便為T0=1 ms。通過計(jì)算可知該網(wǎng)絡(luò)最大允許網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延上界為=4T0=4 ms，可知，時(shí)延只有 5 種取值可能，即 τ(k)∈{0，1，2，3，4}ms。系統(tǒng)的模型可由式(20)描述，那么可知該系統(tǒng)式(20)最多包含5個(gè)子系統(tǒng)。將這5個(gè)子系統(tǒng)用Sci，i=0，1，2，3，4表示。Sci的系統(tǒng)矩陣由n1(k)和n0(k)決定，根據(jù)之前論述的切換系統(tǒng)知識(shí)可知，［n1(k)n0(k)］只有5種可能取值分別是［0 10］，［1 9］，［2 8］，［3 7］，［4 6］。

圖4 隨機(jī)時(shí)變時(shí)延情形下雙電機(jī)的同步控制2

仿真利用TrueTime工具箱進(jìn)行研究，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置如下:網(wǎng)絡(luò)類型為CSMA/CD(Ethernet);最小數(shù)據(jù)幀長度為512 bits;數(shù)據(jù)發(fā)送率為10 Mb/s;丟包率為0;傳感器、控制器、執(zhí)行器計(jì)算時(shí)間分別為0.3 ms、0.5 ms、0.3 ms;仿真時(shí)間為12 s。仿真結(jié)果如圖4所示。

仿真結(jié)果符合系統(tǒng)所要求的動(dòng)態(tài)特性的性能要求，表明所設(shè)計(jì)的穩(wěn)定化狀態(tài)反饋控制器的有效性，該雙電機(jī)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了同步控制。

4 結(jié)論

介紹了具有隨機(jī)短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)問題，實(shí)現(xiàn)了雙電機(jī)系統(tǒng)在該環(huán)境下同步控制，其中涉及雙電機(jī)同步控制采用給予同一控制信號(hào)并補(bǔ)償同步誤差控制策略、并且該策略可以適用更多的電機(jī)同步控制。將離散化后的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)建模成一個(gè)具有有限個(gè)子系統(tǒng)的離散時(shí)間切換系統(tǒng)的模型，將時(shí)延的變化轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)模型之間的切換，再采用線性矩陣不等式方法求出穩(wěn)定化狀態(tài)反饋矩陣控制器。仿真結(jié)果驗(yàn)證本文方法的有效性。

［1］WILLIAM S.High-Performance Communication Networks［M］.Seond Edition.China Machine Press，2003

［2］張向利.基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)研究［D］.武漢:華中科技大學(xué)，2008

［3］WANG Y L，YANG G H.H∞Controller Design For Networked Control Systems via Active-varying Sampling Period Method［J］.Acta Automatica Sinica，2008，34(7):10-13

［4］黎煊，李軍，吳曉培.不確定短時(shí)延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)［J］.控制工程，2008，15(8):78-82

［5］ANDERSON B，MOORE J.Linear optimal control［M］.Englewood Cliffs:Prentice-Hall，1971

［6］劉然，孫建忠，羅亞琴.基于環(huán)形耦合策略的多電機(jī)同步控制研究［J］.控制與決策，2010，26(6):957-960

［7］石喆，王成山.基于線性矩陣不等式理論的廣域電力系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(6):36-40

［8］戴洵，張文明，馮雅麗.基于非最小狀態(tài)空間模型的控制器設(shè)計(jì)及仿真［J］.系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2008，18(2):19-22

［9］高一博.連續(xù)線性時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)的時(shí)滯依賴H∞控制［D］.太原:山西大學(xué)，2006

［10］OLIVEIRA M，BERNUSSOU J，GEROMEL J.A new discrete-time robust stability condition［J］.Systems ＆ Control Letters，1999，37(4):261-265