基于死区调度算法的无线网络控制系统时延问题的研究

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1、ＴＰ２７３公开中图分类号：密备：ＵＤＣ本校编号：；讀Ｗ交适义聲工程硕±学位论文论文题目：基于死区调度算法的无线网络控制系统时延问權的研究０６１３０１２０研究生妊名：：刘歌学号米根锁教授学校指导教师姓名；职称；蒋博海高绒程师企业指导教师姓名；职称：控制讀：申请学位工程领域名称２０１６２０１６．０６．０５＊０６＊１７论文答辩日期论文提交日期；：＿９ｆ？独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成

2、１果，除了文中特别加＾祿注和致谢之处外，论义中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得当州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我－－同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明满的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期捉：７〇乂年若月／曰到严学位论文版权使用授极书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有乂数据库进行检索，并巧用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编臥供查關和借阅

3、。同意学校向国家巧关部口或机构送交论文的复印件和磁蟲。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）旅姨Ｉ寺学位论文作者签名：导师签名：签字曰船劝店年＾巧／７曰签字曰期：如＾年＾月？円＾工程硕士学位论文基于死区调度算法的无线网络控制系统时延问题的研究ResearchonNetworkDelayforWiNCSBasedonFuzzyDeadbandSchedulingMethods作者姓名：刘昶工程领域：控制工程研究方向：无线网络控制系统学号：06130120校内导师：米根锁教授企业导师：蒋博海高级工程师完成

4、日期：2016年4月25日兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学工程硕士学位论文摘要WiNCS(WirelessNetworkedControlSystem,无线网络控制系统)是将计算机网络技术和无线通信技术应用在传统控制系统上的空间分布式控制系统。在WiNCS中，网络时延是破坏系统的稳定性、降低系统的控制性能的重要问题之一。因此深入研究WiNCS的时延问题，并寻求降低时延影响的有效方法，对WiNCS的分析设计具有重要意义。论文建立带有网络时延的WiNCS的数学模型，并在此基础上分析时延对系统

5、性能的影响。然后分析基于传统死区调度算法的时延优化的工作原理，将模糊算法与死区调度算法结合设计出一种数据调度算法，其在满足网络服务质量的同时能保证系统控制性能，最后利用软件仿真验证算法有效性。首先，根据系统的组成单元、网络拓扑结构和数据的无线传输协议建立带有网络时延的WiNCS的数学模型，然后分析WiNCS中时延的组成及测量方法，对建立的数学模型进行仿真验证，得到时延对系统性能指标（主要包括超调量和调节时间）的干扰程度。其次，将死区调度算法应用到WiNCS中，通过设置传输死区实时调整数据传输量，达到降低网络时延影响的目的。对死区

6、调度算法的工作原理进行分析，并基于数据传输流程和网络协议对无线信道中信息传输的基本过程进行分析，得到结论：在理论上死区调度算法确实可以减少网络拥塞的发生概率，降低网络时延，但同时造成系统控制性能和网络服务质量的下降。随后，针对常规死区调度算法导致的不能同时满足系统控制性能和网络服务质量两种指标的问题，将死区调度算法与模糊算法结合，引入网络拥塞度设计模糊死区调度算法，使得死区阈值能够基于通信网络负载变化实现自适应调整。最后，采用TrueTime1.5工具箱作为仿真工具，选取移动机器人为被控对象，以无线网络环境下的多回路轨迹跟踪为仿

7、真系统，建立基于模糊死区调度算法的WiNCS仿真模型。仿真结果显示：模糊死区调度算法能在网络服务质量指标范围内降低网络时延，同时系统成功实现移动机器人的轨迹跟踪控制，满足系统控制性能指标要求。关键词：无线网络控制系统；时延；传输死区；模糊算法论文类型：应用研究-I-基于死区调度算法的无线网络控制系统时延问题的研究AbstractTheWirelessNetworkedControlSystem(WiNCS)isacomplexdistributedcontrolsystemwhichcombinesthewirelesscont

8、roltheoryandmodernwirelesscommunicationtechnology.WirelessNetworkhasbeenwidelyusedinthefieldoflarge-scalecontrolsystemforthesharing