无线网络控制系统研究现状及方向

从基于无线传感器网络理论的无线网络控制系统的工业应用、控制方法设计、调度策略和通信协议的设计以及控制与调度协同设计等方面阐述了目前无线网络控制系统的主要研究内容和研究现状,并讨论了今后无线网络控制系统的研究方向。     

基于RBF神经网络PID控制的无线网络时延控制研究

针对不确定时延影响无线网络控制系统的控制性能、常规PID控制策略无法满足网络控制要求的问题,提出了一种基于RBF神经网络PID控制的无线网络时延控制方案。采用Matlab/Simulink的TrueTime工具箱建立了无线网络时延控制系统仿真模型,介绍了模型中网络模块、执行器模块、控制器模块的设计及RBF神经网络整定PID控制器参数的实现原理。仿真结果表明,与常规PID控制策略相比,RBF神经网络PID控制策略能够在一定程度上降低不确定时延对无线网络控制系统的影响,从而提高无线网络控制系统的稳定性。     

基于无线网络的手机移动监控

研究了工业控制领域的基于无线网络的远程监控技术,主要对无线网络控制系统和基于无线网络的远程通信这两个问题作了研究。深入讨论了基于无线网络的手机监控系统,并构筑了实验系统。同时,根据系统开放性的发展趋势,采用了Java这一开放式的、可扩展的互联网编程语言来实现此监控系统。     

基于Wi-Fi的无线网络控制系统的仿真研究

近年来,以Wi-Fi为代表的无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）技术不断发展和成熟,被广泛应用到各个领域。其中,将无线网络与传统控制系统融合起来,形成具备高移动性、可扩展性和灵活性等优势的无线网络控制系统（Wireless Networked Control Systems,WNCS）,成为控制界的研究趋势之一。针对基于Wi-Fi技术的无线网络控制系统进行了研究,利用TrueTime仿真工具箱以及MATLAB/Simulink仿真环境,构建了一个WNCS的仿真系统模型,设计了相应的PID控制器,并研究了网络传输速率、采样周期等网络性能指标对系统控制性能的影响。     

非线性无线网络控制系统的切换模糊控制

无线网络控制系统解决了一些特殊场合不便于线缆铺设的问题.从控制系统角度减小无线网络中随机延时对系统性能的影响,成为近年来研究的难点和热点之一.针对一类被控对象为非线性系统的无线网络控制系统中产生了随机延时,提出一种切换模糊控制方法.首先基于T-S模糊模型将对象线性化,设计求解不同延时下的最优状态反馈模糊控制器,再用网络传输延时作为切换信号,将闭环控制系统转化为一个切换模糊控制模型,通过切换模糊控制,实现对整体非线性系统的逼近与控制.最后通过实例验证了所提出方法的有效性.     

无线网络拥塞控制最新研究进展

描述了已有的TCP拥塞控制技术的内容和特点,仔细分析了在现有无线网络中实施拥塞控制算法所涉及的技术难点及不足,对各种算法的改进、性能等相关问题进行了比较性研究;并根据目前最新的研究情况,提出把控制与优化理论引入到无线网络拥塞控制中的思路,最后总结出进一步的研究趋势和方向。     

基于无线网络的空调控制系统设计

将无线网络技术、红外遥控技术应用于空调控制系统，完成空调的远程控制，实现真正实时的分散控制、集中管理。本文给出了空调控制系统的整体结构，设计了用于现场测控的无线网络节点，详细介绍了节点系统的软硬件实现。     

无线网络节点功率控制仿真研究

在WNCS(无线网络控制系统)仿真中节点的功率控制是仿真关键问题之一。为了研究节点的功率控制问题,基于Truetime工具箱中的Kernel模块和Wireless Network模块,首先,提出了两种功率控制策略,一种是把网络控制中RM(RateMonotonic)调度策略的思想应用到节点功率的控制和调度中,而提出的PM(Power Monotonic)功率控制策略,另一种是基于TrueTime仿真示例通过归纳而提出的AH功率控制策略,并着重介绍了PM功率控制策略的算法。最后通过一个无线网络控制系统的仿真模型,就这两种节点功率控制策略对系统性能的影响进行仿真验证。     

基于ZigBee网络的路灯节能控制系统

介绍ZigBee无线控制网络特点,讨论ZigBee技术在路灯节能控制系统的应用开发方法,提出由GRPS网络和ZigBee无线控制网络相结合的系统方案.研究ZigBee无线网络节点路灯控制器的硬件设计、软件设计,采用的网络拓扑、控制策略、应用配置文件,并在Chipcon公司的CC2430平台上进行测试.在实际工程中成功地应用了所提出的应用方案,实现了路灯节能控制系统的智能化、信息化、高可靠性、低成本的目标,取得了明显的节能控制成效.     

汽车主动悬挂控制的研究现状和未来挑战

主动悬挂系统能提高车辆的乘坐舒适性和操纵性,得到了广泛的研究和重视.掌握悬挂控制的研究现状,可以更好地研究和利用主动悬挂技术.本文立足现有文献,依照不同的控制策略,从七个方面阐述了主动悬挂控制的研究现状,总结出了尚需解决的非线性悬挂建模、悬挂集成控制、控制系统性能评估等六个基本问题.文章最后分析了鲁棒控制、自适应控制、智能控制在车辆悬挂控制中的局限性及出现的挑战性课题,提出了车辆主动悬挂技术的发展方向.     

基于ZigBee技术的热泵供热控制系统的研究

针对目前供暖系统的网络化控制和有线系统施工复杂等问题,本文设计了基于ZigBee技术的热泵供暖控制系统。文章给出了系统整体结构框图,并设计基于芯片CC2430的无线测控节点网络,通过实验证了无线的传输距离,系统采用模糊PID控制算法控制电子膨胀阀的开度进而实现了热泵供暖系统的优化节能运行。     

网络控制系统的测量技术

网络控制系统作为一种以网络为链接方式的实时系统,十分需要及时了解网络层和应用层状况,并据此采取相应措施,以确保网络控制质量.阐述了网络测量的概念、发展和存在问题等基本情况,综合论述了网络控制系统中时延、负载、故障和控制应用等的检测研究现状,并就未来网络控制系统的测量研究发展作了预测.     

基于状态空间模型的无线网络控制仿真研究

针对采用状态空间模型描述的几类无线网络控制系统,介绍了基于TrueTime的无线网络控制系统仿真程序的设计与实现问题。首先介绍了TrueTime工具箱的组成,然后给出了如何利用无线仿真模块实现基于状态空间模型描述的控制系统仿真方法。分别考虑当系统具有单输入多输出、网络诱导时延、数据丢包、时滞脉冲等特性时,利用TrueTime仿真工具箱,如何建立上述系统的无线网络控制仿真模型以及如何编写相应的程序代码。根据上述不同模型的仿真可以看出,对于不同的系统,他们的初始化设置基本相同,而任务代码却有很大的差别。仿真曲线符合理论结果,说明了仿真模型和程序代码的正确性与有效性。     

Wireless control system design and co-simulation

This paper discusses the communication and control co-design and co-simulation of wireless networked control systems. The interactions between the network and the control system are considered, and general networking and control co-design solutions are proposed for wireless control applications. The PiccSIM simulator for wireless control system simulation is used to study the effects of specific network protocol and control algorithms in practice. Packet loss models based on measurements of real industrial radio environments are incorporated into the simulator. This allows the realistic evaluation of the suitability of the network protocols for wireless control applications. A network quality of service measure is introduced, which gives a direct relationship between the network and control performances. Two simulation cases show the capabilities of PiccSIM for wireless control application research and development, where the co-design issues and solutions are demonstrated in detail.     

时延加权融合技术的无线传感器网络控制

本文研究了无线传感器网络控制系统的建模、稳定性与控制器设计问题.首先建立一个新的无线传感器网络控制系统模型,然后提出一种用于多个传感器数据融合的时延相关加权均值方法,并通过系统建模及分析,把无线传感器网络控制系统稳定性问题转换成为具有多个传输时延和丢包现象的多传感器单控制器网络控制系统稳定性问题.并利用线性跳变系统理论...     

分布式网络控制系统的研究

综述了网络控制系统的出现背景、概念和特性,阐明了网络的应用给传统控制系统带来的益处及广阔的应用前景,分析了网络传输数据给网络控制系统带来的问题,并阐述了网络控制系统中不同于一般网络系统的通信问题,详细分析了近年来迅速发展的现场总线和以太网在分布式网络控制系统中的发展趋势。最后概述了网络控制系统当前的研究现状。指出将网络通信调度和系统控制结合起来,将基于假设的理论研究同基于实际对象的实验平台相结合,是未来的发展趋势。     

Modeling and control for wireless networked control system

In this paper, the stabilization problem is considered for the class of wireless networked control systems (WNCS). An indicator is introduced in the WNCS model. The packet drop sequences in the indicator are represented as states of a Markov chain. A new discrete Markov switching system model integrating 802.11 protocol and new scheduling approach for wireless networks with control systems are constructed. The variable controller can be obtained easily by solving the linear matrix inequality (LMI) with the use of the Matlab toolbox. Both the known and unknown dropout probabilities are considered. Finally, a simulation is given to show the feasibility of the proposed method.     

网络控制系统的概述及其研究策略

由复杂大系统控制和远程控制系统对网络化拉制的客观需求,从网络控制系统的特点和要求出发,介绍了网络控制系统的设计及分析方法,并针对网络控制系统中存在的主要问题,即延迟和数据包丢失同时存在,介绍了几种较为常用的模型及分析方法,使读者了解目前网络控制系统研究的现状,为更进一步的研究探索提供参考。     

基于延时预测的模型状态反馈网络控制方法

网络延时的存在不仅会使控制系统的动、静态性能变差,还可能会破坏系统的稳定性,造成既有控制方法的失效。针对带有随机延时的网络控制系统,提出了一种基于网络延时实时预测和系统状态逼近的控制方法。首先,建立无延时的理想控制系统模型作为标准控制系统模型;其次,应用基于隐马尔可夫模型(HMMs)的延时预测算法预测网络延时,该方法能够实时自适应学习,以适应网络负载情况的变化,得到更符合实际情况的延时预测值;最后,根据网络延时的预测值、实际网络控制系统与标准控制系统模型的状态之差,来调整控制信号,从而使实际网络控制系统的状态与标准控制系统模型接近、甚至相等,达到期望的控制效果。数字仿真结果表明,这一方法是可行的,能够获得更加快速的动态性能和稳定的静态性能。     

Optimal codesign of industrial networked control systems with state‐dependent correlated fading channels

This paper examines a codesign problem in industrial networked control systems (NCS) whereby physical systems are controlled over wireless fading channels. The considered wireless channels are assumed to be stochastically dependent on the physical states of moving machineries in the industrial working space. In this paper, the moving machineries are modeled as Markov decision processes whereas the characteristics of the correlated fading channels are modeled as a binary random process whose probability measure depends on both the physical states of moving machineries and the transmission power of communication channels. Under such a state‐dependent fading channel model, sufficient conditions to ensure the stochastic safety of the NCS are first derived. Using the derived safety conditions, a codesign problem is then formulated as a constrained joint optimization problem that seeks for optimal control and transmission power policies which simultaneously minimize an infinite time cost on both communication resource and control effort. This paper shows that such optimal policies can be obtained in a computationally efficient manner using convex programming methods. Simulation results of an autonomous forklift truck and a networked DC motor system are presented to illustrate the advantage and efficacy of the proposed codesign framework for industrial NCS.