基于工业以太网的控制系统数据调度研究
本文选题：TrueTime + 网络化控制系统 ； 参考：《昆明理工大学》2017年硕士论文
【摘要】：网络化控制系统(Networked Control Systems,NCS)是指通过网络将分布于不同地理位置的传感器、执行机构和控制器连接起来,形成闭环的一种分布式实时反馈控制系统。采用交换式以太网技术的工业以太网控制系统作为网络化控制系统的一种,目前被广泛应用于生产制造等领域,但其仍存在着因网络的引入而产生的各种问题。本文针对工业以太网控制系统的数据传输和控制性能优化问题,从调度的角度进行了以下研究。首先,提出了控制回路根据给定值与实测值差额的绝对值对照静态调度表改变传感器采样周期的调度优化方案。使用TrueTime2.0工具箱搭建了工业以太网控制系统仿真平台进行仿真研究并与定采样周期方案进行了对比,仿真结果表明:该调度方案能够优化系统的数据传输、提升系统的控制性能,尤其是在系统存在丢包的情况下。其次,针对单控制器多回路的工业以太网控制系统提出了传感器主动退避冲突采样时间点的调度优化方案。使用TrueTime2.0工具箱搭建了单控制器多回路工业以太网控制系统仿真平台进行仿真研究并与未采用此方案的系统进行了对比,仿真结果表明:该调度方案能够提升系统的控制性能。最后,考虑工业以太网控制系统中控制回路的自私性,引入非合作博弈理论,提出了控制回路根据非合作博弈的战略式表述调整传感器采样周期的调度优化方案,并进一步采用帕累托优化策略进行优化。使用TrueTime2.0工具箱搭建了基于非合作博弈的工业以太网控制系统仿真平台,并对该方案进行仿真研究,仿真结果验证了其有效性。
[Abstract]:Networked Control Systems (NCSs) is a distributed real-time feedback control system which connects sensors, actuators and controllers distributed in different geographical locations through the network to form a closed loop. As a kind of networked control system, industrial Ethernet control system based on switched Ethernet technology is widely used in manufacturing and other fields, but there are still various problems caused by the introduction of network. In this paper, the data transmission and control performance optimization of industrial Ethernet control system is studied from the point of view of scheduling. Firstly, a scheduling optimization scheme is proposed to change the sampling period of the sensor according to the absolute value of the difference between the given value and the measured value against the static scheduling table. The simulation platform of industrial Ethernet control system is built with TrueTime 2.0 toolbox and compared with the scheme of fixed sampling period. The simulation results show that the scheduling scheme can optimize the data transmission of the system and improve the control performance of the system. Especially in the case of system packet loss. Secondly, for the industrial Ethernet control system with single controller and multi-loop, the scheduling optimization scheme of sensor active Backoff collision sampling time point is proposed. A simulation platform of single-controller and multi-loop industrial Ethernet control system is built with TrueTime 2.0 toolbox and compared with the system without this scheme. The simulation results show that the scheduling scheme can improve the control performance of the system. Finally, considering the selfishness of the control loop in the industrial Ethernet control system, the non-cooperative game theory is introduced, and the scheduling optimization scheme for the control loop to adjust the sensor sampling period according to the strategic expression of the non-cooperative game is proposed. Furthermore, Pareto optimization strategy is used to optimize. The simulation platform of industrial Ethernet control system based on non-cooperative game is built by using TrueTime 2.0 toolbox. The simulation results show that the scheme is effective.
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273
【参考文献】
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，本文编号：2044333
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