文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
GPC算法在带时延的网络控制系统中控制性能补偿研究
姓名:李少芳
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:尹勇
20100401
摘要网络控制系统给人们的日常生活带来了巨大的便捷和高效的同时,也给控制领域带来了前所未有的机遇和挑战。控制技术与网络信息的结合,使得控制系统已经在一定的范围内突破了在地域上的限制,这使控制领域发生了巨大的变化和转型。然而由于网络速率以及网络带宽的限制,不可避免的带来了网络时延,该时延无法消除,且随着网络负担的加重,甚至会出现丢包现象,导致控制系统不能实时的控制,从而使系统性能下降甚至造成不稳定。因此,在网络化控制系统中,如果要提高系统的控制性能,网络时延是首要考虑的问题。在国家自然科学基金重点项目的资助下,通过对国内外网络数字控制理论中关键技术研究的现状比较分析,本文从网络时延补偿方面进行了相关研究。在理论研究方面,本文首先对要实验的因特网内不同时段的网络时延进行了测试,通过仿真比较和分析了不同时延时网络控制系统性能指标。接着,通过对不同时延补偿算法的学习和探讨,本文在惴ɑ∩弦肓私滋菔讲略和队列选择机制。阶梯式策略是通过引入阶梯式因子,将惴ㄔ怂愎中高维的矩阵运算降低,减小算法的运算复杂度;而队列选择机制将接收到的数据包按照时间新旧进行排序,当当前接收的数据包时间片最新时,将采用当前的数据包参与运算,当接收到的数据包不是最新时,那么在队列中选择时间片最新的数据包,此机制有效的解决了数据传输过程中时延过大或者丢包、错包等问题。最后,本文以采用和工具箱建立了该机床的进给传动系统网络控制模型,并在不同时延的情况下,分别采用本文改进的法和文献中的惴ń蟹抡妫员冉峁砻鳎慕鳪算法能有效的提高系统的稳定性,特别在时延相对较大的情况下,更能显示它的优越性,从理论上验证了算法的有效性和可行性。在实验测试方面,本文详细介绍了改进惴ǖ拇胧迪至鞒蹋⒉捎软件建立了数控机床网络控制系统平台。但是由于数据采集环节、速度控制环及算法调试的有待完善,此部分还有待进一步的研究。关键词:网络控制系统,预测控制,队列选择机制,阶梯式控制,数控机床武汉理工大学硕士学位论文
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⋯桢:叻肌а焙鹕学位论文使用授权书独创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑明并表示了谢意。期:本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:服务。
第滦髀论文研究的背景和意义自网络控制系统忍被提出以来,就一直成为控制领域研究的热点。它相对传统的控制系统,具有独特的优点。比如远程教学、远程医疗、数字制造等都是网络在控制系统中发展和应用的结果弧H欢扑慊纭⑼ㄐ磐络与控制系统的结合,给生产和生活带来便利的同时,也带来了更多的挑战,对控制系统的分析与设计必须考虑更多的因素,系统分析的对象不再是单独的控制过程,还涉及网络的问题。本章主要针对网络化控制系统的研究背景、现状及相关问题进行简要的概述,再针对这些问题对本文的结构进行介绍。计算机网络、通信网络等技术的飞速发展和广泛应用,给人们的生产和生活带来了前所未有的变化。从通讯、娱乐、信息服务等社会生活领域到冶金、邮电、化工、物流、金融、电子商务等各种生产服务行业,无一不体现着网络给人们的生活带来的便利与高效。网络技术的发展及其广泛的应用,不但改变了人们的生活方式,此外它也引发了控制领域深刻的技术革新。控制科学与计算机网络以及数字通信网络的交叉与融合使得传统的工业控制系统结构发生了巨大的改变。相对传统的控制系统,网络控制系统在一定程度上摆脱了传统控制系统在物理位置上的限制,使控制活动的场所更加灵活,另外控制系统的网络化,便于工控系统的管理以及信息集成与交互。从目前控制系统的发展来看,网络化控制系统将是未来控制领域发展的潮流。在控制领域,对于加工基地和生产基地在地域上相对不集中的系统,需要全面的监测和了解现场运行状况和生产状况,实现远程控制,显然