导　　师： 胥布工

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着现代工业的快速发展，生产规模越来越大，控制系统的功能、结构日趋复杂，组成单元分散在广阔的地理区域，闭环控制回路的数量急剧增加，出现了大规模复杂工业控制系统。对于这些大型系统，集中式控制使得整个控制系统信息交换困难，可靠性降低；另一方面，基于有线通信网络的分布式控制系统仍面临布线安装和维护成本高昂、集成复杂、不易扩展等固有瓶颈。传统的控制方法已无法满足大规模复杂工业控制系统在模块化、实时控制、泛在检测、故障诊断、安全管理等多方面的要求。进入21世纪以后，随着传感、微电子、通信以及信息技术不断进步，出现了廉价、低功耗、高性能、小型化的嵌入式智能终端设备。这些大量分散部署于地理空间上的智能终端（如传感器、执行器、控制器等）通过共享低成本、低功耗、自组织、易部署的无线通信网络交换信息，对传统上分离的物理世界和信息世界能够实现深度融合，衍生出了无线网络化控制系统，是信息物理系统的一个新的前沿研究方向，受到了国内外学术界和工程界的广泛关注。由于无线网络的介入，使得整个无线网络化控制系统的性能质量不仅取决于控制器的设计，还严重依赖于无线网络的远程通信服务质量。这就要求综合考虑无线通信、网络调度、网络复杂度等多方面因素对控制的影响，利用相关多学科的新理论、新技术联合设计无线网络化控制系统。本文结合国内外最新研究成果，基于新兴的工业无线技术标准体系，研究无线网络化控制系统的建模、稳定性分析、分布式估计融合以及分布式鲁棒控制综合等相关问题。本文具体开展的工作包括以下四个方面：1）考虑到恶劣的工业生产环境，采用WIA-PA工业无线标准下的两层混合网络拓扑架构，基于交互双模通道感知技术和联邦多源滤波融合理论，提出了一种新的面向工业应用的分布式网络化估计和协作控制算法。2）针对一类采用标准神经网络模型描述的非线性系统，采用衰落通道建立随机丢包无线链路模型，使用LMI方法提出了一种新的基于多跳无线神经控制网络的全分布式非线性鲁棒最优控制策略。采用的网状结构的网络拓扑结构和基于时分多址协议的网络调度机制，符合国际工业无线标准Wireless HART。3）研究了一个神经网络智能控制的实际工业应用实例。在深入研究多速电子送经原理的基础上，为德国卡尔迈耶双针床经编机开发了基于模糊免疫-单神经元自适应PID算法的智能多速电子送经系统，给出了详细的软、硬件设计方案。样机测试结果验证了系统设计方案的可行性和正确性。4）针对一类自回归滑动平均非线性多输入-多输出系统模型，采用动态反向传播学习算法研究了无线网络化控制系统的在线分布式自适应控制问题。

关 键 词： 无线网络化控制系统 标准神经网络模型 无线神经控制网络 分布式估计与控制 模糊免疫 单神经元 算法

分 类 号： [TP273]

领　　域： [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术]