文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
基于网络时延分析的控制器设计与实验研究
姓名:芦帅
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:张建明
20050301
浙江大学硕士学位论文摘要
摘要
网络控制系统以通信网络作为控制器、
执行器、以及传感器之间的通讯媒质,是网络通信和自动控制相结合的产物。近
年来随着通信网络在工业自动化和航空航天控制技术中的广泛应用,研究受
到了越来越多研究者的关注。中的通信网络引入了不确定时延,这使得传统
的控制理论方法难以直接应用于。本文围绕网络时延这一的核心问题,
进行了以下几方面的研究工作
回顾和总结了的研究现状,主要包括系统建模、时延的估计与补偿、稳
定性分析、最优随机控制、采样时间调度、控制器设计和基于的网络控
制器自适应等方面,并提出了本文的主要工作内容。
通过仿真实验提出、和对控制系统性能影响不等价的观点,并建立了‘
和、分离的数学模型,由此基于判据获得了的渐近稳定
充分条件,实例分析表明该条件具有弱保守性。
匀设计并实现了仿真系统,在其上可以比较完全相同的网络时延情况下不
同控制器的性能,设计开发了以为通信媒质的实验平台,为进
一步开展理论研究莫定基础。
比较了在不考虑网络时延情况下设计的模糊控制器和控制器在同一时延
环境下的性能,通过实验建立了网络占用率与网络时延随机分布规律的函数
关系,并提出了一种基于网络占用率的自适应模糊控制器设计方法,在
所开发的仿真实验平台上进行了仿真实验,其结果验证了所提出方法的有效
性。
关键词网络控制系统网络时延稳定性仿真平台模糊控制器自适应
浙江大学硕士学位论文

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妙
浙江大学硕士学位论文致谢
致谢
值此论文完成之际,我衷心感谢张建明副研究员两年多来对我孜孜不倦的教
育和指导。张老师把我带入了控制理论研究的大门,在学习过程中给予我悉心的
指导,为我提供了一个宽松、和谐的研究环境,引导我在科研工作中一步步前进,
我的每一次进步和取得的成绩都是与张老师的教育、帮助都是分不开的。张老师
不仅在科研工作中给予我最大的帮助,同时在生活中给予了我无微不至的关怀,
在此衷心表示感谢张老师勤奋敬业、知识渊博、思维敏锐、治学态度严谨、为
人乐观豁达,在学习和工作上为我树立了良好的榜样。
同时衷心感谢王树青教授和王宁教授对我工作学习各方面的帮助和启迪。王
树青教授对待学生和蔼可亲,语言幽默,令人如沐春风。王宁教授治学态度十分
严谨,对科研工作一丝不苟、亲历亲为。他们对科学真理孜孜不倦的追求精神令
我非常钦佩和敬仰。
衷心感谢杨顶方同学和房间的兄弟姐妹们,他们在我科研学习的过
程中给予了我极大的帮助和支持,共同营造了一个和谐的学习生活环境,在此表
示诚挚的谢意。
感谢两年多来与我同一寝室的徐伟民、陈庆更和吴进军同学,他们是我的良
师益友,在学习和生活上给予我许多热心的帮助,跟他们在一起生活非常愉快。
对所有关心和帮助过我的同学和朋友们表示感谢。
衷心感谢我的父亲、母亲及其他亲人,他们用自己最大的努力帮助我完成学
业,感谢他们一直以来对我的关爱和支持。
十
产
二零零五年三月于求是园
浙江大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
提要
随着现场总线技术在工业控制过程中的广泛应用,近年来,基于网络的控制
系统研究受到了高度的重视。本章针对网络控制系统中的网络时延、系统建模、
控制系统设计与分析等方面的主要研究工作进行了综述和回顾,分析了现有方法
的优缺点,并提出了本文的主要工作
关键词控制系统计算机网络现场总线时延实时系统
课题的提出
本文的研究是围绕国家自然科学基金项目“基于多智能体的网络化过程控制
理论及应用研究”开展的。
引言
现代工业系统的一个主要发展趋势是工业控制技术和网络通信技术的紧密
融合。这是现代工业系统向规模化、大型化、自动化发展的必然结果,也是计算
机技术与网络通信技术高速发展、由科研和民用领域向工业领域延伸的必然。
世纪年代以前的工业控制系统都是模拟量控制系统,采用集中式的星型
结构,其控制回路中的传感器、控制器和执行器之间都是通过线缆点对点直接联
接,每一条线缆一般只连通两个节点。随着工业规模的发展以及生产工艺流程的
不断细化,现代工业系统中需要进行测量和监控的指标和变量越来越多,在大型
流程工业中监控点的数量动辄数以万计,传统的集中式控制系统本身固有的缺陷
愈加明显,如系统可靠性低、安装和维护过程复杂、成本高等。年代至年代,
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