网络控制系统通信逻辑的设计与分析

《网络控制系统通信逻辑的设计与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文摘要网络控制系统(NetworkedControlSystems)是一类通过有线／无线通信网络将传感器、控制器和执行器进行互联的分布式控制系统，网络化提高了控制系统的效率、灵活性和可靠性，降低了系统成本，但也给控制系统带来了新的问题，带宽约束(BandwidthConstraints)就是其中之一。由于网络带宽不可能无限大，如果没有足够的网络带宽，控制信息就无法及时有效的传输，从而导致系统性能恶化甚至造成系统不稳定。合理分配网络节点的带宽使用、减少网络中所需要传输的信息量是解决带宽约束问题的有

2、效方法，但目前有关如何减少包传输网络数据量的研究比较少，有必要进行进一步探索。通信逻辑(CommunicationLc·gic)是解决带宽约束问题的一种有效方法。首先，针对通信逻辑的原理和研究现状进行了总结，分析了通信逻辑研究的关键问题和存在不足。以线性时不变过程为对象，提出了一种新型的、基于系统状态的随机通信逻辑，它由一个状态依赖泊松过程决定，设计了具有随机通信逻辑的智能传感器节点并应用于一般结构的状态反馈网络控制系统。为了分析通信逻辑在系统中所起的作用，采用Bounulli过程刻画网络丢包，建

3、立了具有随机通信逻辑的网络控制系统模型。基于该模型，结合随机稳定性理论、带时倚强度泊松过程相关原理进一步证明了系统保持均方渐近稳定的充分条件，并对具有随机通信逻辑的输出反馈网络控制系统稳定性进行了探讨。最后利用Matlab／Simulink仿真工具对建立的具有随机通信逻辑的系统模型进行仿真验证，比较了随机通信逻辑和周期通信逻辑对系统性能的影响，进一步分析了采用常值强度和状态依赖强度时的随机通信逻辑的特点和性能，验证了基于状态依赖泊松过程的随机通信逻辑可以有效减少网络节点的带宽使用这一理论结果。仿真

4、结果表明，通过在网络控制系统中引入基于系统状态的随机通信逻辑，可以合理的确定传感器选择合适的时间传送系统状态数据，从而减少网络节点对网络带宽的使用，有效的降低网络中传输的数据量，同时保证系统稳定和一定的系统性能。关键词：随机通信逻辑网络控制系统带宽约束随机稳定性状态依赖泊松过程丢包ABSTRACTNetworkedControlSystems(NCS)belongstodistributedcontrolsystemswhichthesensors，controllersandactuatorsa

5、rcconnectedbyasharedcommunicationnetwork．Thistypeoffeedbackcontrolsystemswherethecontrolloopsareclosedthroughanetworkismoreefficient,flexible，andreliablewithlesscost．However,networkalsobringssomenewproblems，suchasnetworkdelay,dropouts，bandwidthcontrai

6、nls．etc．Theremotecontrollercan'tgetenoughinformationwhentherea托manynodesonthenetworkwhilethebandwidthiSlimited。andthatwillresultdegradationofsystemperformance，eVenleadstoinstability．Dyrmmiclyallocatingthebandwidthusageandreducingtheamountofthetransmit

7、teddataiseffectivetosolvetheproblemofbandwidthconstrainls，butnoenoughattentionhasbeenpaid．CommunicationLogicisaneffectivekeymethodforthebandwidthconstraintsprobleminNetworkedControlSystems．FirstWeintroducetheprincipieideaofcommunicationlogicandsumnlar

8、izetherecentresearchpaperonit．Theworkis南cusedOillineartimeinvafiantprocessesandanewcommunicationlogic，whichisbuiltonaStateDependentPoissonProcess，isproposedandcombinedintoanewtypeofslnaltsensor,t0determinewhenthesensorshouldtransmitedatatoremo