變采樣周期網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)及其仿真研究.pdf

1、日趨復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)，要求控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。因此，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Network Control System)是控制領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種網(wǎng)絡(luò)化，全分布式的實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)。其具有布線少、控制范圍廣、易擴(kuò)展維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但由于網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)共享通信信道，造成網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延以及數(shù)據(jù)包沖突等網(wǎng)絡(luò)問題，特別是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大且網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的情況下，這一系列網(wǎng)絡(luò)問題尤為突出。
　　網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制性能受到控制系統(tǒng)品質(zhì)(Qualit

2、y of Performance,QoP)和通訊網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service,QoS）的雙重約束。采樣周期是聯(lián)系控制性能與網(wǎng)絡(luò)利用率的重要紐帶。以往對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用固定采樣的控制方式不僅浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)也無法滿足多控制回路中不同類型的被控對(duì)象控制參數(shù)變化速率不同的實(shí)際情況。本文正是基于采樣周期的紐帶關(guān)系，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)采用變采樣周期調(diào)度策略，動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)子系統(tǒng)的采樣周期，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制與調(diào)度的協(xié)同設(shè)計(jì)。

3、主要是以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制與調(diào)度協(xié)同設(shè)計(jì)為研究的切入點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的變采樣調(diào)度進(jìn)行了分析，建立了變采樣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型，本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)能綜合反映網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制特性和網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的仿真平臺(tái)TrueTime工具箱的功能模塊以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程進(jìn)行了研究學(xué)習(xí)，并且基于該平臺(tái)，以直流電機(jī)為被控對(duì)象，搭建了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，分析了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制性能的影響，同時(shí)分析了RM

4、和EDF兩種經(jīng)典的調(diào)度算法。接著針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延等問題進(jìn)行了主要分析，提出了一種丟包補(bǔ)償策略;進(jìn)而基于網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的不確定性，設(shè)計(jì)了變采樣調(diào)度器，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)資源，根據(jù)各控制回路對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求度，動(dòng)態(tài)地調(diào)整各控制回路的采樣周期，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)分配;最后利用變采樣仿真工具箱TrueTime的基本功能與結(jié)構(gòu)并結(jié)合MATLAB/Simulink工具箱構(gòu)建了變采樣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真模型，立足于網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)丟包以及調(diào)度算法，