网络控制系统中控制与调度协同研究

发布时间：2020-04-14 16:43

【摘要】：近年来,网络控制系统逐渐成为了通信与控制两大学科领域的研究热点。由于网络控制系统是控制系统与通信网络两者的结合体,因此产生了许多新问题,如网络传输拥塞、数据包丢失与乱序等由两者结合所引发的诸多技术难关,传统控制理论由于无法适应网络环境下对控制品质以及网络服务质量的综合要求,面临着巨大挑战。当前,确立能够适应网络控制系统的有效策略,已经成为课题研究的首要任务。本文以网络调度策略分析为切入点,通过建立多回路网络控制系统,对控制与调度协同设计方法进行具体研究,对系统中有限的通信资源进行优化配置,以提高网络控制系统的控制性能与通信服务品质。本文主要研究内容有如下三点:(1)本文详述了网络控制系统面临的基本问题,引入了网络控制系统调度的基本概念,并对基本调度方法进行分类介绍。通过对几种动静态调度方法进行仿真实验,分析了动静态调度策略的特点与差异。(2)考虑到网络控制系统的全局性能受到控制与网络的双向影响,本文采用控制与调度协同设计方法对网络控制系统性能进行全局优化,并仿真验证了协同设计的关键点在于采样周期的动态变化。本文在反馈通道上设计一个变采样周期调度器,对不同回路的采样周期进行实时动态调整,并与固定采样周期调度策略共同进行了仿真实验及对比,验证了变采样周期调度方法的有效性。(3)考虑实际工程应用中,系统中往往存在干扰节点,干扰节点也具有传输或管理数据等相应功能,且占用着一定量的网络带宽资源。本文在变采样周期调度器设计基础上,通过在双向通道同时设置传输死区,通过两种新型死区调度策略的双向实施,节省网络数据的传输流量,进而减少网络拥塞与数据包冲突等网络问题,间接改善网络控制系统的全局性能。本文通过多次仿真实验,分析对比了输出响应曲线与绝对值误差积分IAE(Integrated Absolute Error),验证了死区调度与变采样周期协同设计的优越性。
【图文】：

是在油气平台上有所应用，控制系统的网络化技术已经渗透进各大的应用居多，当网络监测范围较大，或者监测点较多，且分布不均监测模式便无法胜任，而网络控制系统通过分布在现场的传感器与的现场数据，进行传输汇总进入主控制中心进行统一调配，网络化用，使得生产流水线的网络化及智能化水平的大幅度提高，不但提，而且生产效益得到了保证，应用领域如海洋油气混输系统、水电旅游景区视频展播系统等。.1 网络控制系统的基本结构图，网络化的控制系统具有可靠灵活、分等诸多特点。与此同时，也经常性的出现竞争冲突、数据包丢失、网络拥塞等恶劣现象，这些问题的存在将造成网络资源分配不均衡了系统的整体性能，甚至导致系统不稳定，使得网络控制系统的综杂，给网络控制系统的理论研究及工程应用，带来了新的挑战。所用有限资源得到最优化的控制质量，已成为诸多学者所面临的研究

控制系统调度概述鉴目前 CPU 调度的研究成果，，可以间接的对网络调度的发展提供的其他调度方法提供了必要的理论基础。网络调度主要发生在网络来说，就是网络层上的报文调度和应用层上的控制任务调度，目前的网络调度都集中在应用层，同时是本文的重点研究内容。上的调度发生在传感器、控制器和执行器之间的数据传输过程之中的配置方法，属于本文的研讨核心。一方面可以缓解频繁传递数据，从而减少数据包的发送等待时间，间接避免了网络中的数据信息出现；另一方面可以优化不同控制回路的网络带宽利用率，从而提。介绍网络传输过程中的一个具体的任务执行状况，图 2.1 所示，本节]。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273

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本文编号：2627497