不同网络结构的交换式以太网最大时延的研究

以太网的实时通信不确定性是其应用于实时性要求较高的工业控制系统中的障碍。交换式以太网的出现使这一问题得到了改善。采用网络演算理论作为以太网实时性能的分析方法，计算出星形和树形两种不同网络结构的交换式以太网的最大网络时延，分析了不同负载和不同数据量的情况下两种拓扑的实时性能，证明了交换式以太网良好的实时性能以及应用于实时工业控制中的可行性，并提出将以太网应用于高速磁浮列车的运行控制系统中的方案，保证了磁浮列车中信息的实时传输。     

以太网在网络控制系统中的应用与发展趋势

针对目前网络控制系统的发展情况,介绍了现场总线控制系统和工业以太网在工业控制中的应用现状。根据以太网的技术特点,分析了以太网在工业现场控制中的优缺点,预测了以太网在网络控制系统中的发展趋势。     

嵌入式系统和工业以太网在工业控制网络中应用的探讨

随着基于TCP/IP的互联网和信息技术的迅速发展,管控一体化已经成为工业网络技术发展的方向,在商用网络中被广泛采用的以太技术已经逐渐被工业网络所接纳。本文研究了网络控制系统的结构特征,分析了现有的工业网络中以太网的应用方案,针对嵌入式系统和以太网技术的特点,设计了采用嵌入式系统和快速以太网的工业控制网络的实现方法,设计了网络中采用嵌入式系统的控制节点的功能,并结合所设计的控制节点的功能对网络体系进行了规划与设计。     

工业以太网协议EtherNet/IP

工业以太网已经成为控制系统网络发展的主要方向。文中所介绍的EtherNet／IP协议是一种优良的工业以太网方案。由于它采用了CIP协议及新的生产者／消费者的通信模式，使得控制网络设备能够更有效地传输数据，更容易与Internet／Intranet集成。同时，它是一种面向对象和开放性的控制网络方案。采用这种方案的控制网络具有较好的一致性，能够解决控制网络中互操作的难题。     

工业以太网的发展及其技术特点

工业以太网控制系统是集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)之后产生的一种新型的工业控制系统。通过简要介绍工业控制网络的发展过程,并详细论述工业以太网的特点,提出了工业以太网以其全开放的特点必然会受到广泛的应用,实现工业控制网络和数据信息网络的无缝整合的观点。     

基于OPNET的交换式以太网实时性仿真分析

以太网的通信不确定性是其应用于实时性要求较高的工业控制系统中的障碍.交换式以太网的出现使这一问题得到了改善.研究了传统以太网和交换式以太网的网络时延问题,根据网络中央节点设备的不同,通过构建工业以太网模型,研究不同负载下网络的性能仿真结果表明了交换式以太网良好的实时性能.     

以太网应用于工业控制系统的实时性研究

从工业企业信息网络的底层分析以太网应用于工业控制系统的实时性，提出在设备节点端设计嵌入式控制器实现“传输前等待优先权以太网”（WBTPE），在数据链路层采用兼容IEEE802.1P＆Q的工业交换机分割控制网络的冲突域，实现对工业紧急数据的实时传输，从而设计出符合实时应用的企业信息系统工业以太网架构。     

基于高速以太网现场总线的陶瓷辊道窑控制系统

在分析目前陶瓷辊道窑控制系统特点及对高速以太网现场总线的原理和应用充分研究的基础上，联系相关过程控制应用软件SYSCON．NI-FBUS Configurator等，提出基于高速以太网现场总线技术的陶瓷辊道窑控制系统，给出相应的高速以太网现场总线控制系统网络总体构成方案，完成该工业以太网控制网络的系统配置、组态设计和实现方案。从而真正体现陶瓷工业过程自动化的分散控制概念，实现陶瓷生产的先进控制及优化。     

基于以太网的控制系统集成技术

从工业以太网的关键技术入手,对以太网系统集成中的有关问题进行了探讨。介绍了两种以太网的系统结构,即控制中心网络结构和设备中心网络结构;提出了提高以太网系统实时性的几种解决方案,即采取合理安排网络负载、采用星型拓扑结构、使用交换型集线器和采用全双工通信模式等方法。分析了10 Mbps以太网的配置规则和控制系统中对连接和距离的要求等。实践证明,随着网络技术的发展,基于以太网的控制系统将越来越广泛地在实际系统中得到应用。     

基于Ethernet的工业过程控制系统研究

随着现场总线的迅速发展,以太网也将成为网络控制系统的发展方向,以太网也以其数字式、可互操作、开放性的特点受到越来越多关注和重视.本文通过分析解决以太网用于工业控制网络的关键问题,设计并构建了一种基于Ethernet的工业过程控制系统.     

基于DFNN的动态矩阵网络控制系统的应用研究

针对网络控制系统中的随机时延,提出一种基于动态模糊神经网络的动态矩阵网络控制系统。利用动态模糊神经网络的特点,提高系统动态响应性能。在以太网的网络环境下,通过实验仿真结果表明,该方法响应快,提高了系统的跟踪精度,具有更理想的控制效果。     

改进的GPC在基于以太网的网络控制系统时延中的应用

针对基于以太网的网络控制系统(NCS)具有随机时延的特性,提出了将广义预测控制应用于网络控制系统中.为克服模型失配和系统不确定性的影响,基于BP神经网络建立一个误差的预测模型,用误差预测值对输出预测值进行补偿,构建了带误差补偿的广义预测控制算法.实验仿真验证了带误差补偿的广义预测控制在模型失配时具有更好的控制效果.     

Adaptive predictive functional control for networked control systems with random delays

Nowadays, more and more field devices are connected to the central controller through a serial communication network such as fieldbus or industrial Ethernet. Some of these serial communication networks like controller area network (CAN) or industrial Ethernet will introduce random transfer delays into the networked control systems (NCS), which causes control performance degradation and even system instability. To address this problem, the adaptive predictive functional control algorithm is derived by applying the concept of predictive functional control to a discrete state space model with variable delay. The method of estimating the network-induced delay is also proposed to facilitate the control algorithm implementing. Then, an NCS simulation research based on TrueTime simulator is carried out to validate the proposed control algorithm. The numerical simulations show that the proposed adaptive predictive functional control algorithm is effective for NCS with random delays.     

一类具有随机时延的网络化控制系统的广义预测控制

网络化控制系统中,各种恒定、时变或者随机的网络时延会导致系统控制性能的下降甚至不稳定。针对基于交换式以太网所造成的随机网络时延问题,结合对系统结构及时延特征的分析,给出了一种基于广义预测控制的控制方法,该方法采用网络时间戳机制和模型的在线辨识,能够准确地测量系统输出并及时对预测值进行在线修正,实现对随机时延的网络化控制系统的有效控制。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于以太网的控制系统时间同步机制研究

全双工交换式以太网技术使得基于以太网的网络化控制进一步向工业现场领域延伸,成为继现场总线之后工业控制应用和研究的热点课题;在网络诱导延迟、周期抖动等不利因素的情况下,为了实现预期的实时调度,必须考虑如何保证精确的分布式时钟同步问题;在给出了一种基于全双工交换式以太网并采用类似总线型拓扑的网络化控制结构后,对其网络延迟特性、时钟同步机制及算法进行了详细分析,最后给出了时钟同步的设计和实现方法以及方案的有效性分析.     

煤矿井下电网区域联锁保护方案及其实时性研究

针对煤矿井下供电系统通信网络无法满足数据传输实时性、可靠性的要求,很难同时实现保护速动性和选择性的问题,提出了基于交换式以太网的区域联锁保护方案,并采用OPNET网络仿真软件对交换式以太网进行了实时性研究。该方案采用树形结构的交换式以太网,在各综合保护装置上增加具备以太网通信接口的智能联锁装置,组成区域联锁系统。仿真结果表明,在同时有64个网络节点收发数据的极端情况下,网络整体延时最大值不超过0.65ms,端到端最大延时不超过1ms,整体数据收发流量比较平稳,说明交换式以太网具有很高的稳定性和可靠性,能够满足本区域联锁保护系统实时性要求,防止越级跳闸事故发生。     

一类诱导时滞网络控制系统自抗扰控制器设计

针对一类具有网络时滞小于采样周期的网络控制系统提出网络控制的主要问题是网络通信系统模型的不确定性导致控制性能不佳;针对这一问题,采用基于无模型的自抗扰算法,将网络环节和被控对象一同视为控制对象,将网络时滞作为被控对象的不确定性因素,利用扩张状态观测器对不确定性因素进行实时观测估计;Matlab/TrueTime网络控制实验表明:自抗扰控制方法能够有效地减小网络诱导时滞对控制系统的影响。     

EPA网络控制系统时延特性分析

EPA（Ethernet for Plant Automation）通过微网段划分和确定性调度策略解决了以太网的非确定性问题,实现了信息的实时传输。作为一种实时网络控制系统,网络时延特性是影响EPA控制性能的关键因素。在分析EPA信息结构和信息传输规律的基础上,研究了EPA微网段中信息传输网络时延的构成和各部分子时延的特性。通过分析确定性调度策略,对网络时延各部分中最重要的通信调度管理实体排队时延部分进行了重点研究,推导了周期报文和非周期报文排队时延的数学表达式,还建立了确定周期报文发送时间片和非周期报文发送时间片的数学模型。最后通过一个实例对相关分析进行了验证,找到了制约EPA网络时延特性的关键因素并提出了解决方案。     

基于网络控制的球杆系统模糊控制器设计

针对网络化控制系统中存在的网络延时的不确定性,提出了如何根据系统的控制性能要求处理网络传输过程中网络延时的时变特性.通过对网络环境的分析,把网络延时进行分段序列化,使时变的网络延时转换成一个固定延时序列.在球杆系统本地化控制中加入固定延时,获取不同延时情况下球杆系统的最佳控制参数.在网络控制中,通过捕获的网络延时查找最...     

网络控制系统优化设计研究

研究网络控制系统的优化问题,提高系统的实时性。针对传统的网络控制系统是闭环系统,网络带宽有限,网络传输中的时间延迟、数据包丢失等问题不可避免。当发生以上情况时,反馈信号不能及时传回,造成控制信号发出延迟,影响了系统的实时性。为了解决上述问题,提出了一种非规律时滞补偿算法,把时滞信号引入自由权矩阵,能够得到延迟信号相关稳定性条件,并充分运用线性信号特征矩阵保证网络控制系统的性能,保证系统在线控制的实时性。证明改进方法能够避免控制信号延迟造成的滞后问题,提高了网络控制系统的实时性。