浅谈基于事件驱动的大时延网络控制系统探索与研究

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1、南京理工大学硕士学位论文基于事件驱动的大时延网络控制系统探索与研究姓名：高政南申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：蔡骅20040601硕iI论文基十事件驱动的大时延网络控制系统探索与研究摘要Y624052网络控制系统是控制科学和计算机网络及通讯技术的综合应用。随着国际互联网在全球的飞速发展，网络中存在的使网络控制系统性能下降、甚至不稳定的大时延日益受到研究者的重视。本文首先介绍了大时延网络控制系统的基本概念，分析了网络控制系统中时延的产生原因，在大时延网络控制系统中应用了Smith控制方法和比例微分控制方法。其次将基

2、于事件驱动的控制方法引入到网络控制系统中，设计了基于事件驱动的网络控制系统控制器。最后实验结果表明本文的方法是有效的。关键词：网络控制系统，基丁事件，大时延堡±堡兰兰!：皇壁翌垄塑查盟笙堕竺丝型墨竺塑窒!型塑ABSTRACTNetwoikedcontrolsystemsarcintegrationol’controllingscience，computingnetworkandcommunicatingtechnology．Whilelnlernettechnologyisdevelopingquickly,largetimedel

3、ayinthenetworkmaycausetimdecliningol’performanceandeveninstabilityinnetworkedcontrolsystemsthatisattractingtheinterestofresearcher．_∑Firstlythebasicconceptofnetworkedcontrolsystemswithlargetimedelayisintroducedinthisthesis。thereasonoftimedelayinnetworkedcontrolsystemsi

4、sanalyzed．SmithcontrollerandI'Dcontrollerisusedtonetworkedcontrolsystemswithlargetimedelay．Secondly，event-basedlnethodisintroducedtonetworkcontrolsystems，anevent—basedcontrollerisdesignedandimplemented．Atlastexperimentalresultsvalidatetheproposedapproach．Keywords：netwo

5、rkedcontrolsystems(NCS)，event—based，largetimedelay硕士论文基于事件驱动的大时延网络控制系统探索与研究1绪论1．1课题研究背景和意义本论文的背景是控制理论与控制工程学科点承接的基金课题。计算机网络技术和通讯技术的飞速发展使得地理因素对人类科学技术发展的制约逐渐减少，通过网络共享实验设备将极大地促进了科学进步，缩短了世界距离。随着Internet(国际互联网)在全球的飞速发展，网络环境下的新型管理信息系统及控制系统不仅可以应用于复杂的工业控制领域，而且在兵器系统、机器人工业、航空及航天领

6、域也极具潜力。在1999年科所沃战争和2003年伊拉克战争中美国国防部屡次提出“零伤亡”战争的概念，对武器自动化程度和遥操作要求很高，尤其在2003年伊拉克战争中无人机的出色侦察结果和武器系统的遥操作充分体现了武器自动化和遥操作的重要性。在二十一世纪里，数字化战场的核心内容是“网络中心战”和“武器平台互联”，为了提高武器系统的作战效能，必须研究无人兵器等武器系统协同操作的实现途径，研究网络环境下信息传输和远程控制的概念、机理和关键技术；为提高精确制导武器的精度，必须研究“人在回路中”的制导控制。在我国防空近程反导武器系统中的未来无人

7、值守的高炮系统和武器运动体的控制就是这类问题的探索。目前，网络控制系统的理论和方法尚不完善，在武器系统中的研究刚刚起步，在国内网络环境下的控制概念在近年来才被国内控制界接受，有许多问题有待进一步探索和研究。在网络控制系统中，接收传感器采集的信息和发送控制量都是通过网络进行的，所以网络性能(包括网络时延、丢包等)对于网络控制系统的控制性能有着重要的影响，甚至会导致系统不稳定。近年来越来越多的人热衷于通过Internet实现远程控制更突出了网络性能的重要性。大时延在网络控制系统中的出现有以下两个主要原因：通信带宽有限；传输的物理距离较远

8、。由于通信带宽有限，所以传送信息存在不可避免的碰撞、重发，尤其在传送数据量大、实时性要求高的情况下可能导致网络时问延迟较大。由于传输的物理距离较远如通过Internet对另半球机器人的遥操作【7I．可能导致在物理传输上的网络传输时间较