第二章-6-非线性系统线性化

非线性数学模型的线性化

非线性数学模型的线性化 假设有一个输入为 )(t x 、输出为 )(t y 、其输入-输出关系为 ()x f y =的系统，如图3.52所示， )(t y 与 )(t x 之间具有非线性关系。 ),(00y x A 为系统的工作点，即 )(00x f y =，在A 点附近，当输入变量 )(t x 作 x ?变化时，对应的输出变量的增量为 y ?。而对于通过 A 点的切线， x 变化 x ?时， y 的增量为 'y ?。显然，当 x 在平衡工作点A 附近只作微小的变化 x ?，则 y ?≈'y ?，故可近似地认为有 y ?≈xtga y ?=?' （3.88） 式中 tga ——函数 ()x f y =在 ),(00y x A 点处的导数。 图3.52 非线性关系线性化 以增量为变量的微分方程，称为增量方程，故式(3.88)为线性增量方程。由此可见，在滑动范围内， y ?可用 'y ?近似而和 x ?有线性关系，即可用切线代替原来的非线性曲线，从而把非线性问题线性化了。这种线性化方法，称为滑动线性化法，或切线法。

滑动线性化的这种近似，对大多数控制系统来说都是可行的。首先，控制系统在通常情况下，都有一个正常的稳定的工作状态，称为平衡工作点。例如，恒温控制系统的正常工作状态是输入、输出为常值(输出为被控温度，输入为期望值)。其次，当系统的输入或输出相对于正常工作状态发生微小偏差时，系统会立即进行控制调节，力图去消除此偏差，因此可以看出，这种偏差是“小偏差”，不会很大。 滑动线性化这种近似，用数学方法来处理，就是将变量的非线性函数展开成泰勒级数，分解成这些变量在某工作状态附近的小增量的表达式，然后略去高于一次小增量的项，就获得近似的线性函数。 对于以一个自变量作为输入量的非线性函数 ()x f y =，在平衡工作点 ),(00y x 附近展开成泰勒级数，则有 ()()()()()()()0002323000023d d d 11()d 2!d 3!d x x x x x x f x f x f x y f x f x x x x x x x x x x =====+-+-+-+ 略去高于一次增量 0x x x -=?的项，便有 ()()()000d d x x f x y f x x x x ==+- （3.89） 或 （3.90) 式中， )(00x f y =称为系统的静态方程； 0d ()d x x f x K x ==。 式(3.89)或式(3.90)就是非线性系统的线性化数学模型。式(3.90)为增量方程式。

网络化智能化总控系统方案简述

网络化智能化总控系统 1.前言： 这种模式是通过前端设备将模拟和数字音频信号转换成串行的多路音频流，在普通以太网上进行信号的传输和交换，并且可以通过PC对所有的信号和音频设备进行图形化监测监控。多路音频流在以太网上的传输采用国际标准的Cobranet协议，业内有很多厂家的产品支持该协议，能给用户留出足够的选择空间。 基于普通以太网音频路由器的播控模式，在全国已有几十家成功应用案例。实践证明，这种模式是比较符合广电总局在《中国广播电台网络化建设白皮书》中所指示的发展方向。它的优势主要体现在以下方面： ?很好的兼容性 具有模拟和数字音频接口，兼容几乎所有的现有音频设备，电台可以充分利用现有设备，节约投资。同时也给电台以最大的灵活性。 ?给电台最大的选择权 采用国际标准的音频信号网络传输协议，具有几十个厂家的产品支持，给用户以最大的选择权。 ?易扩展性 由于采用的音频传输协议是国际标准，而且各种控制协议又是公开的，因此电台可以根据的实际需要，进行二次开发，组建具有特色的网络化播控系统。 ?很好的可扩展性 这种模式是基于普通的以太网，和音频工作站系统的网络结构完全一致，可以很方便地和电台其他进行联网和互控，组建一体化的广播电台综合台网。 ?完善的监测手段 通过网络，可以对所有音频路由器终端的工作组状态和音频信号进行监视监测，包括音频信号指标的在线监测，结合其他的监测手段，可以对全台所有的音频设备及其他影响安全播出的因素进行综合监测，组建智能化播控系统。 ?高度的安全性 由于网络音频传输系统是由多台音频路由器联网组成，整个系统不存在一个中心设备（系统主机），任何一个设备出现故障，都不会影响整个系统的运行，较之其他以某台主机为中心的系统，具有更高的安全性。同时系统具有多种冗余设计手段，可以更好地保证系统的安全运行。 综上所述，采用网络音频路由器组建网络化播控系统具有明显的优势，我们在此基础上，结合环境监控和自动播出网监测技术，设计了一套全网络化智能播控系统，使得全台音频信

现代控制理论概述及实际应用意义

13/2012 59 现代控制理论概述及实际应用意义 王 凡 王思文 郑卫刚 武汉理工大学能源与动力工程学院 【摘 要】控制理论作为一门科学技术，已经广泛地运用于我们社会生活的方方面面。本文介绍了现代控制理论的产生、发展、内容、研究 方法和应用以及经典控制理论与现代控制理论的差异，并介绍现代控制理论的应用。提出了学习现代控制理论的重要意义。【关键词】现代控制理论；差异；应用；意义 1.引言 控制理论作为一门科学技术，已经广泛地运用于我们社会生活的方方面面。例如，我们的教学也使用了控制理论的方法。老师在课堂上讲课，大家在课堂上听，本身可看作一个开环函数；而同学们课下做作业，再通过老师的批改，进而改进和提高老师的授课内容和方法，这就形成了一个闭环控制。像这样的例子很多，都是控制理论在生活中的应用。现代控制理论如此广泛，因此学好现代控制理论至关重要。 2.现代控制理论的产生与发展现代控制理论的产生和发展经过了很长的时期。从现代控制理论的发展历程可以看出，它的发展过程反映了人类由机械化时代进入电气化时代，并走向自动化、信息化、智能化时代。其产生和发展要分为以下几个阶段的发展。 2.1 现代控制理论的产生在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞速发展，推动了核能技术、空间技术的发展，从而对出现的多输入多输出系统、非线性系统和时变系统的分析与设计问题的解决。 科学技术的发展不仅需要迅速 地发展控制理论，而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件—现代数学和数字计算机。现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平台。 2.2 现代控制理论的发展五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法；在1957年提出了动态规则；1959年卡尔曼（Kalman）和布西创建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法，并提出了可控性和可观测性的新概念；1961年庞特里亚金（俄国人）提出了极小（大）值原理；罗森布洛克（H.H.Rosenbrock）、麦克法轮（G.J.MacFarlane）和欧文斯（D.H.Owens）研究了使用于计算机辅助控制系统设计的现代频域法理论，将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统，并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系，为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。 20世纪70年代奥斯特隆姆（瑞典）和朗道（法国，https://www.wendangku.net/doc/6b9704216.html,ndau）在自适应控制理论和应用方面作出了贡献。 与此同时，关于系统辨识、最优控制、离散时间系统和自适应控制的发展大大丰富了现代控制理论的内容。 3.现代控制理论的内容及研究方法 现代控制理论的内容主要有为系统辨识；最优控制问题；自适应控制问题；线性系统基本理论；最佳滤波或称最佳估计。 （1）系统辨识 系统辨识是建立系统动态模型的方法。根据系统的输入输出的试验数据，从一类给定的模型中确定一个被研究系统本质特征等价的模型，并确定其模型的结构和参数。 （2）最优控制问题 在给定约束条件和性能指标下，寻找使系统性能指标最佳的控制规律。主要方法有变分法、极大值原理、动态规划等极大值原理。现代控制理论的核心即：使系统的性能指标达到最优（最小或最大）某一性能指标最优：如时间最短或燃料消耗最小等。 （3）自适应控制问题 在控制系统中，控制器能自动适应内外部参数、外部环境变化，自动调整控制作用，使系统达到一定意义下的最优。模型参考自适应控制

线性系统理论

Linear Systems Theory: A Structural Decomposition Approach 线性系统理论: 结构分解法 Ben M. Chen （陈本美） 新加坡国立大学 Zongli Lin（林宗利） 美国弗吉尼亚大学 Yacov Shamash (雅科夫 司马诩) 美国纽约州立大学石溪分校

此书献给我们的家人 前两位作者谨以这中译版献给他们的母校 厦门大学

目录 绪论 1 导论和预览 1.1 背景 1.2 各章预览 1.3 符号和术语 2 数学基础 2.1 导论 2.2 矢量空间和子空间 2.3 矩阵代数和特性 2.3.1 行列式、逆和求导 2.3.2 秩、特征值和约当型 2.3.3 特殊矩阵 2.3.4 奇异值分解 2.4 范数 2.4.1 矢量范数 2.4.2矩阵范数 2.4.3 连续时间信号范数 2.4.4 离散时间信号范数 2.4.5 连续时间系统范数 2.4.6 离散时间系统范数 3 线性系统理论复习 3.1 导论 3.2 动态响应 3.3 系统稳定性 3.4 可控性和可观性 3.5 系统可逆性 3.6 常态秩、有限零点和无限零点3.7 几何子空间 3.8 状态反馈和输出馈入的特性3.9 练习

4 无驱动和/或无检测系统的分解 4.1 导论 4.2 自治系统 4.3 无驱动系统 4.4 无检测系统 4.5 练习 5. 正则系统的分解 5.1 导论 5.2 SISO系统 5.3 严格正则系统 5.4 非严格正则系统 5.5 结构化分解特性的证明 5.6 系统矩阵的Kronecker型和Smith型5.7 离散时间系统 5.8 练习 6 奇异系统的分解 6.1 导论 6.2 SISO奇异系统 6.3 MIMO描述系统 6.4 定理6.3.1的证明和性质 6.5 离散时间奇异系统 6.6 练习 7 双线性变换的结构化映射 7.1 导论 7.2 连续到离散时间系统的映射 7.3 离散时间到连续时间系统的映射7.4 定理7.2.1的证明 7.5 练习 8 系统因子分解 8.1 导论 8.2 严格正则系统 8.3 非严格正则系统 8.4 离散时间系统 8.5 练习 9 通过选择传感器/执行器实现的结构配置9.1 导论 9.2 同时有限和无限零点结构配置 9.2.1 SISO系统 9.2.2 MIMO系统

现代控制理论----综述论文-2015

2015级硕士期末论文《现代控制理论综述》 课程现代控制理论姓名 学号 专业 2016 年1 月 4 日

经典控制理论与现代控制理论的差异 现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。现代控制理论的名称是在1960年以后开始出现的，用以区别当时已经相当成熟并在后来被称为经典控制理论的那些方法。现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等的研究中。 现代控制理论是在20世纪50年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起来的。空间技术的发展迫切要求建立新的控制原理，以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题。这类控

制问题十分复杂，采用经典控制理论难以解决。1958年，苏联科学家Л.С.庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统的新方法。在这之前，美国学者R.贝尔曼于1954年创立了动态规划，并在1956年应用于控制过程。他们的研究成果解决了空间技术中出现的复杂控制问题，并开拓了控制理论中最优控制理论这一新的领域。1960～1961年，美国学者R.E.卡尔曼和R.S.布什建立了卡尔曼-布什滤波理论，因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响，把控制理论的研究范围扩大，包括了更为复杂的控制问题。几乎在同一时期内，贝尔曼、卡尔曼等人把状态空间法系统地引入控制理论中。状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关键的作用。其中能控性和能观测性尤为重要，成为控制理论两个最基本的概念。到60年代初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼-布什滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确立，这标志着现代控制理论的形成。 现代控制理论所包含的学科内容十分广泛，主要的方面有：线性系统理论、非线性系统理论、最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论。 线性系统理论是现代控制理论中最为基本和比较成熟的一个分支，着重于研究线性系统中状态的控制和观测问题，其基本的分析和综合方法是状态空间法。按所采用的数学工具，线性系统理论通常分成为三个学派：基于几何概念和方法的几何理论，代表人物是W.M.旺纳姆;基于抽象代数方法的代数理论，代表人物是R.E.卡尔曼；基于复变量方法的频域理论，代表人物是H.H.罗森布罗克。 非线性系统理论的分析和综合理论尚不完善。研究领域主要还限于系统的运动稳定性、双线性系统的控制和观测问题、非线性反馈问题等。更一般的非线性系统理论还有待建立。从70年代中期以来，由微分几何理论得出的某些方法对

线性系统理论综述

线性系统理论课程大作业论文线性系统理论综述及其应用

这学期学习的线性系统理论属于系统控制理论的一个最为基本和成熟发展的分支，主要包括以下内容：介绍采用系统理论解决工程问题的一般步骤，明确建模、分析、综合在解决实际问题中的作用，并重点介绍线性系统模型的特征和分析方法；介绍系统的状态空间描述，结余状态空间方法的分析和系统结构特征和结构的规范分解以及状态反馈及其性质等。 一．线性系统理论研究内容综述 系统是系统控制理论所要研究的对象，从系统控制理论的角度，通常将系统定义为由相互关联和相互制约的若干部分组成的具有特定功能的整体。 动态系统是运动规律按照确定规律或者确定的统计的规律岁时间演化的一类系统，动态系统的行为由各类变量间的关系来表征，系统的变量可以分为三种形式，一类是反映外部对系统的影响或者作用的输入变量组，如控制、投入、扰动等；二是表征系统状态行为的内部状态变量组；三是反映系统外部作用或影响的输入变量组如响应，产出。表征系统动态的过程的数学描述具有两类基本形式，一是系统的内部描述，另一组是输入变量对状态变量的组的动态影响。从机制的角度来看，动态系统可被分类为连续系统变量动态系统和离散事件动态系统；从特征的角度，动态系统可分别分类为线性系统和非线性系统，参数集成系统和分布参数系统；从作用时间类型角度，动态系统可被称为连续时间系统和离散时间系统。 线性系统理论是系统控制理论最为成熟和最为基础的分支。他是现代控制理论的一个重要组成部分，也是对经典控制理论的延申。现代控制理论主要是着重研究现性状态的运动规律和改变这种规律的可能性和方法。线性系统的理论和方法是建立在建模的基础上。在建模的基础上，可以进一步把线性系统的理论进一步区分为“分析理论”和“综合理论”。分析理论分为定量分析和定性分析，定量分析是着重于研究对系统性能和控制具有重要意义的结构特性。系统综合理论是建立在分析的基础上，系统综合目的是使系统的性能达到期望的指标或实现最优化。 线性系统理论的研究对象为线性系统，线性系统为最为简单和最为基本的一类动态系统。线性系统理论是系统控制理论中最为充分、发展最为成熟和应用最为广泛的一个开支。线性系统的的一个基本特征是其模型满足线性叠加原理。对于线性系统的研究也可以进一步分为线性是不变系统和线性时不变系统两类。对系统进行建模也是控制理论中具有重要的作用。对系统建模的作用多样性和基本型、途径以及系统的建模的准则=====系统建模的简单性和分析的结果的准确性之间做出适当的折中。 线性控制理论在1960年前后开始了从经典控制理论到现代理论的过渡。反应这种过渡的重要标志成果是，卡尔曼把在分析力学中广为采用的状态空间描

(完整word)MIMO非线性系统的反馈线性化初步理论

第五章 MIMO 非线性系统的反馈线性化初步理论 引言： 对于多输入多输出系统仍可以用下列紧缩的形式的方程来描述： )()()(x h y u x g x f x =+=& （*） n R x ∈ 若输入的个数与输出的个数的数目相同时，可令 ) 1( )](),...,([)()1()](),...,([)()()](),...,([)() 1() ,...,() 1(),...,(11111?=?=?=?=?=m x h x h Col x h n x f x f Col x f m n x g x g x g m y y Col y m u u Col u m n m m m )(),...,(),(1x g x g x f m 均是光滑的向量场,)(),...,(1x h x h m 是光滑的函数,均定义在n R 的某个开集上。 5.1 向量相对阶和总相对阶： 一个多变量非线性系统（*），在οx 处有向量相对阶},...,{1m r r 是指： (i) 0)(=x h L L i k f g j 对所有：111-<≤≤≤≤i r k m i m j οx x ∈?的邻域 (ii) m m ?矩阵 ?? ?? ? ? ?????? ??=------)(.. ) (. ...)(..)() (.. )()(11212111 11 12211 1 1x h L L x h L L x h L L x h L L x h L L x h L L x A m r f g m r f g r f g r f g r f g r f g m m m m m 在οx x =处是非奇异的。 注意： （1）该定义涵盖了SISO 系统。 （2）整数m r r ,...,1中的某个i r 是与系统第i 个输出)(x h i 有关的。行向量： )](),...,([111x h L L x h L L i r f g i r f g i m i --，至少有一个元素是非零的，

事件驱动网络化系统的状态估计融合及其应用

事件驱动网络化系统的状态估计融合及其应用近年来,随着传感器技术和网络通信技术的不断提高,控制系统技术向网络化、分布化、智能化和综合化方向迅猛发展,网络化系统应运而生,以满足大规模工业生产和控制的迫切需求,如智能电网、信息物理系统、智能交通控制、无人作战指挥系统等重要领域。然而,网络本身存在的带宽约束、随机丢包和时滞等问题给网络化系统的分析和设计带来了新的挑战,严重时甚至会使得系统变得不稳定。因此,研究通信约束下网络化系统状态估计融合问题具有重要的理论和实际意义。在传统时间触发采样系统的理论和方法基础上,本文研究了事件驱动网络化系统状态估计及其融合问题、量化驱动网络化系统状态估计问题,以及一类事件驱动动态系统执行器和传感器故障诊断问题。本文的主要研究内容和创新点如下:1、针对含有结构和参数不确定性的网络化系统状态估计问题,基于交互式多模型滤波理论,设计了事件驱动的随机混杂系统状态估计算法。所提出的算法不仅能够有效地节省网络带宽和避免最优估计中的组合爆炸问题,而且能够对系统参数或结构变化做出快速反应。2、针对事件驱动网络化系统状态估计融合问题,分别提出了序贯式和分布式的事件驱动状态估计融合算法。序贯式估计融合算法是集中式融合结构,而带反馈的并行式估计融合算法是最优分布式融合结构,且具有与集中式融合结构等效的融合估计效果。3、针对噪声相关的网络化系统状态估计融合问题,在充分考虑噪声之间相关性的基础上,给出了一种在线性最小方差意义下最优的事件驱动分布式状态估计融合算法。本文的线性矩阵加权

融合准则为线性方差意义下的最优融合框架。4、针对随机事件驱动 网络化系统状态估计融合问题,充分考虑连续系统离散化所引起的相 关性影响,设计了在最大后验概率准则下最优的分布式估计融合算法。本文的随机事件驱动机制能够严格意义上保持系统状态条件分布的 高斯特性。5、针对含有量化信息的网络化系统状态估计问题,综合考虑量化误差和通信不确定性之间的耦合因素,提出了一种基于多级量 化驱动的状态估计算法。本文所设计的多级量化机制能够以统一的标量量化参数来并行处理测量向量的量化问题,避免了传统量化机制中 量化参数难以确定的困境。6、针对一类事件驱动系统的执行器和传 感器故障诊断问题,提出了基于交互式多模型框架的事件驱动故障诊 断方法。本文的故障诊断方法对于一种故障只用建立一个候选故障模型,能够有效降低模型集设计的复杂度。仿真结果证明,所提算法对于故障具有快速的响应速度,且能够准确地估计出执行器的故障幅值。

网络化控制系统研究综述_692

网络化控制系统研究综述_692 网络化控制系统研究综述 摘要:综述了网络化控制系统的研究现状，阐述了国内外学者从控制和信息调度角度对网络化控制系统进行稳定性分析、控制器设计、状态估计器设计以及基于模型的故障诊断和容错控制等方面的研究进展;在此基础上分析了网络化控制系统亟待解决的问题并展望了以后的研究方向。关键词:网络化控制系统;稳定性分析;控制器设计;调度;故障诊断 Survey on Status of Networked Control Systems ZHANG Wen-xia YUAN Jian Abstract: The state- of- arts of NCS (Networked Control Systems) is surveyed firstly, and then some advances on stability, controller design, state estimator, and model- based fault-diagnosis and fault-tolerant control and so on from control and scheduling are introduced in this paper. Last the demanding problems on NCS and future research fields are provided. Keywords: Networked Control Systems; stability analysis; controller design; scheduling; fault diagnosis 1 引言 网络化控制系统NCS(Networked Control Systems),又称集成通讯与控制系统ICCS(Integrated Communication and Control System)，最早可见于Ray A.等人发表的论文中。一般认为ICCS是一种全分布式、网络化实时反馈控制系统，是将控制系统的传感器、控制器、执行器等单元通过通讯网络连接起来形成闭环的分布式控制系统。其涵盖了两方面的内容:系统节点的分布化和控制回路的网络化。这

matlab综述报告

MATLAB综述报告 1.MATLAB的简介和主要特点 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。 它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，

FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA 的支持。 2.在控制领域中的应用 在线性系统理论中，一般常用的数学模型形式有：传递函数模型（系统的外部模型）、状态方程模型（系统的内部模型）、零极点增益模型和部分分式模型等。这些模型之间都有着内在的联系，可以相互进行转换。 MATLAB中，使用函数tf()建立控制系统的传递函数模型，或将控制系统的其它模型转换为传递函数模型，使用格式：sys=tf(num,den)。 早期的控制系统分析过程复杂而耗时，如想得到一个系统的冲激响应曲线，首先需要编写一个求解微分方程的子程序，然后将已经获得的系统模型输入计算机，通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据，然后再编写一个绘图程序，将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。MATLAB控制系统工具箱和SIMULINK辅助环境的出现，给控制系统分析带来了福音。控制系统的分析包括系统的稳定性分析、时域分析、频域分析及根轨迹分析等。 复域（根轨迹）分析： （1）零极点图pzmap()函数用来绘制系统的零极点图，

网络化办公平台解决方案

网络化办公平台解决方案

XXXXX 北京用友致远软件技术有限公司 XXXX年XX月XX日 目录 前言 XX公司自动化网络办公平台系统建设目标 用友致远协同工作系统技术解决方案 用友致远协同工作系统应用解决方案 用友致远协同工作系统服务体系 本方案价格 附件

前言 随着中国的信息化建设高度发展、经济迅速增长，国内企业尤其是中小企事业之间，物流、信息、技术、资金等差距日益缩小。在不断失去原有的竞争优势的同时，是否有新的竞争力量出现，这成为了国内企业的重大话题。然而，提升企业的内务管理水平，完善办公行政流程和业务运作流程，加强企业内部的沟通协同效率，实现企业内部信息资源共享的极大化，减少资源的消耗，提高机构服务水平等都成为提升新竞争力的重要手段和方法。然而，办公自动化系统在众多的方法和手段中扮演着最重要角色。 用友致远协同工作系统的总体目标是："以先进的计算机和通信技术为主要手段，以实现企业关键办公应用为导向，搭建一个覆盖全单位的自动化办公信息平台。通过网络技术，实现本单位移动办公、资源共享、高效协同的事务处理机制，为本单位建立一个即时有效的信息交流管道，建立高质量、高效率的信息网络，为领导提供一个方便有效的事件跟踪和监督手段，实现办公现代化、信息资源化、传输网络化和人性化管理。 办公自动化的真正意义不是指简单的借助电脑处理收发电子邮件等日常办公，而是通过计算机系统的各种应用，使各独立的工作者能实现信息共享，协同工作，远程办公，对工作流程进行规范和控制，如公文流转、审批流程、计划监督等，全面提高企业的办公效率，实现信息共享和高效协同。这种基于计算机系统应用的办公就可以称为办公自动化。

自动控制原理-第8章 非线性控制系统教案

8 非线性控制系统 前面几章讨论的均为线性系统的分析和设计方法，然而，对于非线性程度比较严重的系统，不满足小偏差线性化的条件，则只有用非线性系统理论进行分析。本章主要讨论本质非线性系统，研究其基本特性和一般分析方法。 8.1非线性控制系统概述 在物理世界中，理想的线性系统并不存在。严格来讲，所有的控制系统都是非线性系统。例如，由电子线路组成的放大元件，会在输出信号超过一定值后出现饱和现象。当由电动机作为执行元件时，由于摩擦力矩和负载力矩的存在，只有在电枢电压达到一定值的时候，电动机才会转动，存在死区。实际上，所有的物理元件都具有非线性特性。如果一个控制系统包含一个或一个以上具有非线性特性的元件，则称这种系统为非线性系统，非线性系统的特性不能由微分方程来描述。 图8-1所示的伺服电机控制特性就是一种非线性特性，图中横坐标u 为电机的控制电压，纵坐标ω为电机的输出转速，如果伺服电动机工作在A 1OA 2区段，则伺服电机的控制电压与输出转速的关系近似为线性，因此可以把伺服电动机作为线性元件来处理。但如果电动机的工作区间在B 1OB 2区段．那么就不能把伺服电动机再作为线性元件来处理，因为其静特性具有明显的非线性。 图8-1 伺服电动机特性 8.1.1控制系统中的典型非线性特性 组成实际控制系统的环节总是在一定程度上带有非线性。例如，作为放大元件的晶体管放大器，由于它们的组成元件(如晶体管、铁心等)都有一个线性工作范围，超出这个范围，放大器就会出现饱和现象；执行元件例如电动机，总是存在摩擦力矩和负载力矩，因此只有当输入电压达到一定数值时，电动机才会转动，即存在不灵敏区，同时，当输入电压超过一定数值时，由于磁性材料的非线性，电动机的输出转矩会出现饱和；各种传动机构由于机械加工和装配上的缺陷，在传动过程中总存在着间隙，等等。 实际控制系统总是或多或少地存在着非线性因素，所谓线性系统只是在忽略了非线性因素或在一定条件下进行了线性化处理后的理想模型。常见典型非线性特性有饱和非线性、死区非线性、继电非线性、间隙非线性等。 8.1.1.1饱和非线性 控制系统中的放大环节及执行机构受到电源电压和功率的限制，都具有饱和特性。如图8-2所示，其中a x a <<-的区域是线性范围，线性范围以外的区域是饱和区。许多元件的运动范围由于受到能源、功率等条件的限制，也都有饱和非线性特性。有时，工程上还人为引入饱和非线性特

网络化控制系统

网路化控制系统----现场总线技术 1、网络传输介质访问控制？ 答：1、主从通信；2、冲突检测；3、逐位仲裁；4、令牌；5、时分复用。 2、CRC校验原理? 答：循环冗余校验将要发送的数据位序列当作一个多项式f(x)的系数，多项式f(x)各项的系数只用1与0两种形式。在发送方用收发双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一个余数多相式。将余数多项式加到多项式之后发送到接收端。 3、差错校验采取的冗余校验方法？ 答：1、奇偶校验；2、求和校验；3、纵向冗余校验LRC；4、循环冗余校验CRC。 4、控制网络特点？ 控制网络的数据传输量相对较小，传输速率相对较低，多为短帧传送，但它要求通信传输的实时性强，可靠性强。 5、载波传输？ 答：发送设备要产生某个频率的信号作为基波来承载数据信号，这个基波称为载波。依照数据内容改变载波信号的幅值、频率、相位，形成调制信号。载波信号加载数据后形成的调制信号的传输过程称为载波传输。 6、CAN总线的逻辑状态？ 答：显性状态和隐性状态。 7、CAN数据帧位场7个？ 答：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC(校验)场、应答场、帧尾。 8、网络拓扑结构？ 答：环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑、树形拓扑、混合型拓扑。 9、Zigbee设备类型3种？ 答：协调器、路由器、终端设备。 10、网络互连设备？ 答：中继器、网桥、网关、路由器。 11、常用的差错校正？ 答：自动重传和前向差错矫正。 12、串行接口4个？ 答：EIA-232、EIA-485、USB、IEEE 1394。 13、什么是现场总线？ 答：现场总线原本指生产现场多个测量控制设备之间公用的信号传输线，也曾被称为设备电话线，是在生产现场多个测量控制设备之间实现双向串行数字通信的传输介质。14、报文？ 答:泛指通信过程中传送的信息。 15、本质安全？ 答：本质安全是指一个或一组电路在正常工作状态或特定的故障状态下，可能产生的任何电火花的能量都不足以点燃某种特定的易爆物。 16、逐位仲裁？ 答：逐位仲裁的介质访问控制方式在于，当多个节点同时向总线发送报文而引起冲突时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响的继续传输数据，从而大大节省了总线仲裁的时间，提高了数据传输的确定性与实时性。 17、三种CSMA坚持退避算法？ 答：第一种为不坚持CSMA；第二种为1坚持CSMA；第三种为P坚持CSMA.。

线性系统理论中状态反馈综述

线性系统理论中状态反馈综述 学号：1402028 姓名：王家林 现代控制理论源于20世纪60年代，以极大值等原理为形成标志，经典理论中以单一输入变量为研究对象，主要通过频率进行控制，现在控制理论以线性空间理论为基础，在时域中研究系统，能够定量的进行系统的分析和设计，随着计算机运算能力的发展，现代控制也在更多领域得到应用。控制系统是有受控对象和反馈控制器两部分组成的闭环系统，经典控制理论通常采用输出反馈，而现代控制理论多采用状态反馈。闭环系统极点的分布情况决定于系统的稳定性和动态品质，因此，可以根据对系统动态品质的要求，规定闭环系统的极点所具备的分布情况，把极点的配置作为系统的动态品质指标。这种把极点配置在某位置的过程称为极点配置。在空间状态法中，一般采用反馈系统状态变量或输出变量的方法，来实现系统的极点配置。 20世纪50年代以后，随着航天等技术发展和控制理论应用范围的扩大，经典线性控制理论的局限性日趋明显，它既不能满足实际需要，也不能解决理论本身提出的问题，这就推动了线性系统的研究，于是在1960年以后从经典阶段发展到现阶段。美国学者R.E.卡尔曼首先把状态空间法应用于多变量线性系统的研究，提出了能控性和能观性两个基本概念。其研究问题的方法主要有时域状态空间分析法，线性二次型最优状态调节器法，状态观测器控制法，李雅普诺夫稳定性分析法以及极点配置法等。近年来，计算机技术的迅速发展给需要大计算量的现代控制提供了更好的发展空间，同事工业生产的告诉发

展，是的工程界对控制的要求也日益提高，由此也极大地推动了现代控制理论的发展和完善。 在控制理论与实践中的一个基本要求是设计反馈控制率，将闭环系统的极点配置在制定的位置上，从而保证闭环系统具有所要求的动态和稳态特性。由于模型的不确定因素和各种扰动的存在，使得精确极点配置的控制方式不可能得到真正的实现。世纪设计中只能将闭环系统的极点配置在指定的区域内，就可以使系统获得满意的性能。近年来，对D稳定理论的研究十分活跃，利用这一理论研究区域极点配置问题已取得一些成果，包括最优控制、鲁棒性等方面。 在对系统的分析和设计中，首先要考虑的是系统的稳定性问题，而线性系统的稳定性与其极点的位置紧密相关，因此极点配置问题在系统设计中是很重要的。为此，需要根据分析和设计的目的，将系统极点配置在指定区域内或指定某个位置。 所谓极点配置问题，就是通过反馈矩阵的选择，使闭环系统的极点，即闭环特征方程的特征值恰好处于所希望的一组极点位置上或者是某个区内。由于希望的极点具有一定的任意性，因此极点的配置也具有一定的任意性。 对于线性系统而言，其稳定性取决于状态的零输入响应，因而取决于系统极点的分布，当极点的实部小于零时，系统是稳定的；当极点分布在虚轴上时，系统是临界稳定的；当极点的实部大于零时，系统是不稳定的。同事，系统动态响应的基本特性也依赖于极点的分布，若系统极点是负实数，则系统动态响应时非周期的，按指数规律

电子科技大学2015控制科学与工程学科研究生培养方案

控制科学与工程学科硕士研究生培养方案 （专业代码：081100） 控制科学与工程是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。控制科学以控制论、系统论、信息论为基础，研究各应用领域内的共性问题，即为了实现控制目标，如何建立系统的模型，分析其内部与环境信息，采取何种控制与决策行为；且与各应用领域的密切结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。本学科点在理论研究与工程实践相结合、学科交叉和军民结合等方面具有明显的特色与优势，在我国国民经济发展和国家安全方面发挥了重大作用。 我校控制科学与工程学科为四川省重点学科，师资力量雄厚，形成了复杂系统控制与优化、新能源系统控制技术、计算机视觉与模式识别、机器人技术与系统等研究方向，具有电子信息优势明显，学科交叉特色鲜明，工程研究能力突出等特点。本学科的发展受益于社会和国家的发展，同时也在国家的决策咨询、国防建设、行业推动、社会服务、人才培养等方面做出了突出的贡献。 一、培养目标 热爱祖国，遵纪守法，具有良好的道德品质；掌握本学科领域坚实的基础理论和系统的专门知识；掌握一门外语，能比较熟练地阅读本学科领域的外文资料，并有一定的外语写作能力；具有从事科学研究、教学工作或独立担负专门技术工作的能力。 二、研究方向 1．智能信息处理与控制2．复杂系统控制与优化 3．新能源系统控制技术4．计算机视觉与模式识别 5．智能系统及其应用6．检测技术与自动化装置 7．电力电子与运动控制8．测控通信与导航控制 9．机器人技术与系统10．多媒体数据挖掘 三、培养方式和学习年限 硕士研究生的培养，采取课程学习和论文研究工作相结合的方式。通过课程学习和论文研究工作，系统掌握所在学科领域的理论知识，培养分析问题和解决问题的能力。硕士研究生的培养采用导师个人指导或导师组集体指导相结合的方式。 全日制硕士研究生学制为三年。提前完成硕士学业者，可申请提前半年毕业；若因客观原因不能按时完成学业者，可申请适当延长学习年限，但最长学习年限不超过四年。 四、学分与课程学习基本要求 总学分要求不低于26学分，课程总学分不低于24个学分，必修环节不低于2学分。课程学分要求中，学位课要求不低于15学分，公共基础课必修，基础课至少选修1门，专业基础课不低于4个学分。 允许在导师指导下、在相同学科门类之间、工科与理科之间跨学科选修1～2门学位课作为本学科的学位课。学位课可以代替非学位课，但非学位课不能代替学位课。对于跨学科专业录取的硕士生，要求补修相应专业本科核心课程至少2门，通过考试，但不计学分；通过后方可选修专业课。

网络化系统集成优化控制的实现

网络化系统集成优化控制的实现 复杂系统的优化控制问题是近年来研究工作的热点之一，传统的动态大系统递阶控制都是在精确模型的前提下获得的，然而许多实际系统的数学模型仅仅是实际的某种近似，精确模型难以获得，从而难以获得实际系统的最优控制。RobertS针对实际和模型存在差异的情况下，首先提出了动态系统优化与参数估计集成(简称DISOPE)方法，该方法通过迭代求解基于模型最优控制向题和参数估计问题，获得实际问题的真实最优解。将非线性动态大系统递阶控制方法与动态系统优化与参数估计集成方法相结合可形成非线性动态大系统DISOPE算法。 Becerra和Robelts针对连续非线性动态大系统给出了一种递阶DISOPE算法，提出了非线性离散动态大系统的两种递阶优化方法，求解实际非线性离散动态大系统的最优控制。实际中的大系统或复杂系统往往具有分布的区域性和网络化性等特征，同时，随着计算机网络技术和自动控制技术的发展，网络环境下自动化技术得到了飞速的发展，为网络化系统的集成优化控制问题的研究创造了条件。 1、网络化系统及其集成优化控制问题 （1）网络化系统及其特征 复杂系统往往具有分布的区域性和网络性等特征。网络化系统是指网络化的复杂系统，即网络环境下的复杂系统，其特征是通过计算机络将各子系统相连构成一个网络化的复杂大系统，网络环境可以是局域网或是btemet网络。随着计算机网络及其技术的发展，网络通讯技术得到了极大的提高，网络的规模也得到了大大地提升，使得原来分散较难实现的数据输出和交换，可以在一个“贯通”的网络环境中实现，其信息的传输均依赖网络进行。本文研究的网络化系统的集成优化控制是指对网络环境下复杂系统的集成优化控制。 （2）网络化系统的集成优化控制问题 实际系统中的优化问题无处不在，同时由于计算机网络及其技术的发展，使得分散的、具有区域特征的复杂系统形成了具有鲜明特征的网络化系统，对网络化系统的集成优化控制问题进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。本文就是将集成优化控制方法与网络自动化技术相结合，对网络化系统的集成优化控制方法进行了研究。

整车控制系统网络化

整车控制系统网络化关键问题分析 一、整车控制系统的组成及特点 整车控制系统主要包括整车控制器、电机控制器、电池管理系统、混合动力驱动系统中的多能源管理系统、车身控制管理系统、信息显示系统和通信系统等。整车控制器是整车控制系统的核心，承担了数据交换与管理、故障诊断、安全监控、驾驶员意图解释等功能。各系统之间的信息传递通过网络通信系统实现，目前常用的通信协议是CAN协议，具有较好的可靠性、实时性和灵活性。信心显示系统可以实现整车工作状态的实时显示，如车速、电池状态、电机状态、故障显示等，方便驾驶员了解车辆的实时状态。整车控制系统必须具有较高的可靠性、容错性、电磁兼容性和环境适应性等。 二、网络在整车控制系统的应用 网络化是整车控制系统的发展方向，由于控制网络的引入，将原来分散在不同地点的现场设备连接成网络，自动化系统原有的“信息孤岛”被打破，为工业数据的远程传送与集中管理、以及控制系统与其他信息系统的连接与沟通创造了条件。 现代汽车工业和电子技术飞速发展，汽车上的电子装置越来越多。一辆高档汽车的电气节点数已达上千个，如果采用传统的方法进行布线，连线的数量非常惊人而且有极大的故障隐患。为了解决这一问题，各大汽车厂商从上世纪70年代开始了车用网络的研究，并取得了很大的发展，形成了多种适合不同传输速率及特殊用途的网络协议，如：CAN总线、LIN 总线、用于诊断的KWP2000、用于X-by-wire 的TTP、多媒体应用的MOST协议等。其中CAN(Controller Area Network，控制器局域网)是BOSCH公司于上世纪80年代提出的。为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，可以很好的解决上述的问题。现在世界上许多汽车公司，如奔驰、宝马、大众等公司已采用CAN总线来实现汽车内部的数据通信。 我国对车用网络、总线、通讯协议的研究起步比较晚，但近年来发展比较快，尤其在电动汽车项目中总线网络得到广泛的应用。 三、相关的问题及分析 1、网络时延问题及分析 网络诱导时延通常是指由于网络的介入而使得控制系统的信息传输产生的时延，是网络化控制系统研究中面临的主要问题之一。通常，在进行系统建模过程中，传感器—控制器和控制器—执行器的时延，记为τsc和τca，合称为网络诱导时延。而在大多数情况下，网络诱导时延是时变不确定的，它可能是短时延，也可能是长时延。定义1：若网络诱导时延在区间［0 a］内分布，且a≤T，则称这样的网络诱导时延为短时延，其中T为采样周期。定义2：若网络诱导时延在区间［0 a］内分布，且a>T，则称这样的网络诱导时延为长时延。 从通讯网络角度出发，基本思想是从拓扑结构、任务调度算法和介质访问控制层协议等方面提出解决方案，满足系统对实时性的要求，同时减小网络时延和时延的不确定性。（1) 拓扑结构和介质访问控制层协议 有多种不同的网络类型可以应用于控制系统中，文献[19]对以太网、Controlnet 和Devicenet 进行了详细地分析和比较，研究了每种网络类型的时延特征以及适用范围。为了将以太网应用于工业控制领域，许多学者从网络协议和拓扑结构角度进行了研究。建议以太网中每一个信息包发送之前加上时间戳，但要做到这一点，必须网络中各个节点时钟同步。在实际的以太网中，这很难实现。提出多种基于冲突包确定性重传时延的方案，以保证所有信息包的时延具有上界，但这种做法会降低以太网CSMA/CD 介质访问控制协议的工作效率和信道的利用率。还有些学者为了提高网络中实时性要求高的信息包的响应时间，提出在以太网中增加优先级设置。近年来，利用交换式以太网提高网络效率是一种不错的解决办法，可以大大减少网络冲突，从而减小时延。