基于Internet的分布式实时控制系统的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要网络控制系统(NCS)是近年来工业自动化领域的新兴方向和研究热点，它是随着社会生产/!三活不断对控制系统提出新的要求而逐步演化产生的.传统意义上的NCS是由各种现场总线、工业以太网等控制网络构成，具有节省资Dlil，方便布线，易于管理、较高的灵活性等优点，但其拓展空间有限、各种总线标准难以兼容统一等不足仍不能满足人们的远程控制以及方便入网控制等要求.基勺Internet的分布式控制系统概念则由此产生，并将成为网络J空制系统发展的最终趋势和统一远程操作、远程调控等分支方向的]‘义领域。由于Internet的介入，其带来的通讯延时远远超过传统的NCS,所

2、以研究延时对控制系统的影响以及如何提高系统的实时性问题将显得更加重要。木文对基于Internet的分布式实时控制系统进行了研究。首先概述网络控制系统的发展历程以及基于Internet的分布式控制系统新兴方向的产生，然后建立此种控制系统的延时模型，分析Internet的延时组成和统计特性。其次，针对建It的延时模型，对提高此种控制系统实时性的问题归纳为两种策略问题，即硬提高策略和软提高策略。在硬提高策略中，展望了未来Internet网络的宽带趋势和提高实时性的有关协议，在软提高策略中，利用预测控制理论，研究设计了提高系统实时性的动态多步预测控制器.最后，对基于Internet的分布式实

3、时控制系统中Internet传输延时的抖动问题进行分析，并设计了抖动控制器，给出了抖动控制的离线和在线算法.关键词远程控制;延时;延时抖动;哈尔滨工业大学工学硕士论文AbstractAsaburgeoningresearchdirection,Networkedcontrolsystem(NCS)isbecomingahotfocusofindustryautomationfield.Itwasgraduallydevelopedduetotheevolutionofcontrolsystemalongwiththeincreasingdemandofapplicationinman

4、ywalksoflife.Inatraditionalpointofview,NCSiscomposedofcontrolnetworksuchasFieldbusorindustrialEthernet.Itiseasytobemanagedandlaidcables,candecreasecostandeconomizeresources.However,thedemeritoflimitedreachspaceandlotsofstandardsandprotocolsofbusesstillcannotsatisfytheneedthatpeoplewanttocontrol

5、plantsremotelyandvisitnetworkeasily,sotheideaofInternet-baseddistributedcontrolsystemisputforwardandasageneralizeddirection,itwillbethedevelopmenttrendofnetworkedcontrolsystemandunifytheteleoperation,telemanipulationandotherbranches.Althoughtheadvantagesmentionedasabove,thedelayofdatatransferin

6、InternetismuchmorethanthecontrolnetworkinNCS,soit'smoreimportanttostudytheimpactofdelaytoremotecontrolsystemandhowtoimprovethereal-timeability.Inthispaper,theInternet-basedreal-timedistributedcontrolsystemwillberesearched.Firstly,thedevelopmentprocessofNCSandthegenerationofInternet-baseddistrib

7、utedcontrolsystemisintroduced,thenthedelaymodelisbuiltandthedelayconstitutionandstatisticcharacterareanalyzed.Secondly,twostrategies,i.e.soft-improveandhard-improvestrategiesareplotoutinthelightofdelaymodel.Inthehard-improve,strat