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基于时延和噪声约束网络化系统性能极限

更新时间:2009-03-28

0 引言

随着科技的不断发展,通信技术的逐渐成熟,使得网络通信与传统的控制系统顺应社会的需求而结合起来,文献[1]讨论了网络化系统的特点,例如:信息资源共享,成本较低,安装维护简单,同时兼具可靠性与灵活性等。使得其在众多不同的领域都有一定的应用,例如,分布式移动通信机器人的遥感控制等等。因为网络化系统是通过通信网络进行传输的,也就不可避免的给我们带来一些问题与挑战。由于这些问题的出现,需要有针对性的采用新的方法和新的理论来对其进行研究分析。目前,有关网络化系统的建模和稳定性的分析不断的成熟,网络化系统的性能也同样引起很多的关注,由于网络化系统的最优性能问题在控制理论和应用方面的意义,使得许多科学与控制领域的研究者们对其产生浓厚的兴趣。

文献[2]讨论了在控制科学与工程领域方面的网络化系统的最优性能问题的研究;文献[3]研究了量化对于线性时不变控制系统的最优跟踪性能的影响;文献[4]研究了反馈通道中高斯白噪声对于线性时不变控制系统的最优跟踪性能影响,最后结果表明,高斯白噪声会降低控制系统的跟踪性能。近年来,有关最优跟踪性能问题出现在了网络化控制系统中,文献[5]研究了网络时延对于网络化控制系统最优跟踪性能的影响;文献[6]研究了在网络丢包的影响下,离散时间系统的最优跟踪性能问题;文献[7]探讨了网络诱导延迟和干扰抑制下的网络化控制系统的优化性能。文献[8]研究了网络丢包情况下的网络化系统最优跟踪性能问题;文献[9]研究了多输入多输出线性时不变系统的跟踪阶跃信号性能极限问题,但是以上研究仅仅考虑单一网络参数或者单通道影响,这与实际网络化系统应用存在一定差距。本文考虑反馈通道时延和双向通道噪声影响研究网络化系统性能极限问题。研究结果表明跟踪性能极限与所给系统的不稳定极点、非最小相位零点、网络时延、网络噪声和参考输入信号有关。

1 问题描述

为了得到基于双向网络通道噪声和时延约束的网络化系统跟踪性能极限,这里考虑简化的网络化系统结构图如图1所示。在图1中,G为被控对象模型,K为单自由度控制器,τ为网络诱导时延,r为布朗运动的随机输入信号,y为输出信号,n1n2分别是反馈通道和前向通道中的噪声。这里r是期望为零的方差为的随机信号。信号n1n2为零均值的高斯白噪声:

  

图1 网络化控制系统结构图

网络化系统的跟踪误差定义为e=r-y,根据图1很容易得到

进一步可以得到

(2)

对其进行化简后得到

(3)

y=KGr-KGe-τsy-KGn1+n2G

(4)

其中

 

网络化系统的跟踪性能定义为

 

从所有可能的稳定线性控制器集合(定义为K)中选择一个使网络化系统跟踪性能达到极限,即

 

3 基于时延约束网络化系统性能极限

对于任意的传递函数G,都可以将其进行互质分解,表示为:

 

其中,N,MH且满足Bezout恒等式:

MX+e-τsNY=1

(9)

其中,X,YH.可以知道的是,所有使系统稳定的补偿器集合K都可以用Youla参数化表示为:

 

一个非最小相位传递函数可以分解成一个最小相位部分和一个全通因子,则

据初步研究,黑头病是病害、营养(缺钙)等综合因素引起的。感病初期表现为果尖部出现黑点,逐步增多,之后连片。黑斑下果肉表现正常。严重影响果实外观质量,果实在贮藏中易从病斑处变软。

N=BzNn    M=BpMm

(11)

其中,BzBp为全通因子,NnMm为最小相位部分,Bz包括了给定对象所有的非最小相位零点zi+i=1,…,n,Bp包括了给定对象的所有不稳定极点pj+,j=1,…,mBzBp可以表示为

 

假设输入信号r和噪声信号n1n2之间是互相独立的,那么网络化系统的跟踪性能可以表示成

 

根据(4),(7),(8),(9),(10),(13)可以得到

 

定理:对于如图1所示的网络化控制系统,如果G可以分解成(8)和(11),那么跟踪性能极限可以表示为

J*

 

反思:物质的性质不能单单只停留于记住,更关键的是会灵活运用,避开命题人设置的每一个“陷阱”,以不变应万变。

再一封信,杨小水突然就说离了婚的表姐怎么怎么了。苏楠估摸着,时间这么长了,常江可能是弄丢了其中的一封或两封信。还有一种可能是,常江根本就没收到那封讲她离婚的信,或许是邮寄的过程中遗失了。

证明:将(11)代入到(14)中,可以得到

利用数值模拟形成的工艺参数,在生产实际中进行试验,图7为最终锻造成形的TA2板坯,试验过程中在厚度约为265mm时,展宽最宽点达到2150mm,与优化后仿真结果非常接近。且两端头舌头长度仅约50mm,低于常规钛板成形的舌头长度150~250mm。最终通过加工后材料利用率达到91.6%,高于常规的钛板成形利用率约2%,符合最终成形的质量要求。

 
 

其中z=5是非最小相位零点,k=p是不稳定极点 假设通信时延τ=0.4,那么根据定理可以得到网络化系统的跟踪性能极限为

 
 

因为是属于空间的,同时(1-YNn-MQNn)是属于H2的,所以有

 
 

J*

 
 

根据部分分式分解有

提高课堂教学效率,是全面提高教学质量的基本要求,是实施素质教育的一项重要任务,也是减轻学生负担的一个根本措施。在大力提倡素质教育的今天,课堂教学依旧是一切教育措施、教育理念的落脚点和归宿点。因此,课堂效率的高低,将从很大程度上制约着教育教学质量的好坏。

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(20)

其中R1(s),R2(s),R3(s)∈

通过(12)可以知道

(21)

由于M(pj)=Bp(pj)Mm=0,结合(11)可以得到同样,可以得到Nn(zi)X(zi)=Nn(zi)M-1(zi)。因此

 
 

(22)

 
 

e=r-y=T1r+T2n1-T3n2

(23)

其中

H.

可以发现

是属于的,R4(s)-MmNnQR5(s)+MmNnQ是属于H2的。

同课异构必须要考虑文本的题材和体裁特点。教师常常会依据文体特征设计课堂,因为这样最便于学生直观、感性地了解、体验学习的内容。比如,诗歌是用来诵读、吟唱的,剧本是提供表演的,像这样文体特征鲜明的文本,在异构上也是可以做文章的。比如,讲授《雷雨》这样的剧本,就可以尝试以下两种同课异构设计思路。

因此

 
 
 

由于NnMm是最小相位部分,R4(s),R5(s),R6(s)∈HQH,可以通过选择Q使

某三甲医院2型糖尿病患者教育接受程度及糖尿病基础知识掌握程度的调查分析 ……………………… 许晶晶等(23):3280

 

取最小值,即

 
 

(25)

因此

≥0

(26)

结合(24)和(27),可以得到

因为Bpe-τs也是全通因子,则可以得到

中原人口迁往徽州前,已深受中原文化的影响,他们有根深蒂固的宗法观念,特别是汉族的官员,他们自己有很强的宗法意识。但在迁徙到徽州后,北方的汉族失去了多年积累的政治地位和经济特权,再加上躲到徽州避难,所以危机意识很重。因此,为了维护氏族的利益,他们仍然努力维护宗族结构,形成氏族武装力量,和中原文化相融合,巩固封建宗法制度。最后,南迁的人口反客为主,中原文化打败了原来的山越文化。因此,为了融入中原主流文化,宗族制度必须成为其强有力的工具,宗族组织已成为徽州社会结构的基础[3]。

 

根据文献[8],可以得到因此

J*

 

其中

证明结束.

4 数值仿真

考虑不稳定系统的传递函数为

 

因为Bz是全通因子,那么J*可以变为

 
  

图2 网络化系统的性能

  

图3 不同时延情况下的性能

基于不同的不稳定极点网络化系统跟踪性能极限如图2所示。从图2中可以看出,不稳定极点会对系统性能造成很大影响,同时可以看出当非最小相位零点与不稳定极点无限接近时,系统的性能将会变得无限大。

当通信时延变为τ=0.3,τ=0.2,而其他数值不变时,系统性能极限为

 
 

基于不同的时延和不稳定极点网络化系统跟踪性能极限如图3所示。从图3中可以看出,同一个系统的传递函数,时延变化对其性能的影响。说明对于网络化系统而言,时延越大,其性能越差。

5 结论

本文针对单输入单输出的网络化系统,研究了反馈通道时延以及双向通道噪声对网络化系统跟踪性能的影响,并且网络化系统达到跟踪性能极限时所需要的条件。结果表明,系统的跟踪性能极限与时延,非最小相位零点,不稳定极点,以及输入信号有关,并且由仿真实例可以看出,系统的性能随着时延的增大而变差。

其中

参考文献:

[1]Raji R S. Smart networks for control[J]. IEEE, Spectrum, 1994, 31(6): 49~55.

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离开医院时,英突然想到入院时离去的那个病人。她被推出病房那一刻,深深地停留在英的脑海里,成为挥之不去的画面。在亲人号啕大哭之际,她终将化为灰烬,与大地融为一体,这难道不是我们每一个人必然的归宿吗?但是,英一点都不觉得悲伤,也不感到丝毫害怕,经历过生死考验的英,对死亡不再畏惧。

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配挖掘机1台,推土机1台,装载机1台,载重汽车3台,各种HDPE管道焊机2套,30 kW发电机2台,蛙式打夯机2台,交通运输皮卡车1台。各种机械设备状况完好,专人操作。

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乔思危,汪玲彦,詹习生,吴杰
《湖北师范大学学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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