局域网络时钟同步技术综述

针对有参照时钟的自动网络上节点时钟同步问题,综合介绍了局域网络时钟同步处理方法,重点为交换式高负载网络上随机延迟引起的额外同步噪声的处理方法.     

网络冗余系统中精确时钟同步方法

精确时钟协议IEEE1588在分布式制系统中应用广泛.但是在基于并行化网络冗余的分布式控制系统中,IEEE1588协议由于在状态机设计中没有考虑网络冗余的情况,由于同步线路延时计算偏差,造成网络冗余系统的时钟同步存在切换扰动,导致系统在冗余网络切换过程中出现同步偏差.本文在深入分析了IEEE1588协议在网络冗余系统中造成切换扰动的原因.并且,在兼容IEEE1588协议基础上,提出了网络冗余时钟同步方式,以及基于该方法的冗余同步优化算法,解决了冗余网络切换过程中时钟同步的偏差.     

无线传感器网络中延迟补偿的分布式时钟同步算法

时钟同步为无线传感器网络中的节点处理分布式任务提供了一个共同的时间参考,无线传感器网络需要精确的时钟同 步来保持数据的一致性和协调性,但是同步过程中的不确定性延迟会严重干扰同步参数的计算。 为了消除消息延迟的不确定 性对时钟同步的影响,本文考虑高斯分布的消息延迟,建立了新的时钟同步模型,并基于卡尔曼滤波和分布式时钟同步算法,提 出了一种能够有效处理延迟影响的时钟同步算法,该算法使用广播的单向通信方式,所有参数可以在接收端独立更新,另外考 虑了以计算的全局时间为参考更新偏差来提升同步精度。 使用 5 个节点进行 MATLAB 仿真实验和 nRF52832 硬件验证,在微 秒级延迟下,本算法的同步精度可以维持在 10 μs,相较于其他算法,本算法维持了很好的同步精度和稳定性。     

基于实时以太网的网络化数控系统高精度时钟同步和短周期通信

为提高基于环形实时以太网的网络化数控系统的协同运动精度,提出一种即时信息控制机制,以缩短帧在网络中的传播完成时间,并应用该机制对IEEE 1588协议进行提升同步频率的优化处理,以实现提升时钟同步精度的目标。为了满足同步频率提升对时钟同步补偿的要求,提出时钟偏移和时钟漂移分离补偿算法。同时应用该机制对基于时间片规划的点对点周期通信进行提升插补频率的优化处理,以提升轮廓精度。通过实验表明,该机制显著提升了网络化数控系统的时钟同步精度和轮廓精度。     

运动控制网络的时钟同步

为了改进网络化多轴同步控制系统的性能，研究了运动控制网络的时钟同步方法。制定了一种网络化运动控制策略，采用广义预测控制算法和报文缓冲机制补偿随机时变网络延迟。提出了一种主从时钟同步机制，讨论了两种在运动控制网络中产生同步事件的方法；推导了一种从时钟的调整算法，该算法不依赖任何的特定运动控制网络，并给出了这一算法基于FPGA的实现结果。     

基于IEEE1588的时钟同步技术研究

分布式测量控制系统的快速发展对时钟同步精度提出了更高的要求,IEEE1588协议是关于网络测量和控制系统的协议,可实现高精度的时间同步;深入分析了IEEE1588协议的最佳主时钟(BMC)算法原理和本地时钟同步主时钟的过程;提出了一种在物理层加盖时间戳的IEEE1588实现方案,提供了硬件设计方法,阐述了主从时钟的软件设计流程。在此基础上对主从时钟的同步进行了验证。实验证明:该方法是切实可行的,时钟同步精度可达亚微秒级;通过不同网络电缆长度的测试,证明该设计基本消除了固定网络延迟造成的影响。     

EPA工业测控网络的时钟同步分析与改进

为了提高时钟同步精度以保证通信调度的确定性,对比分析了工业网络常用几类时钟同步方法,重点剖析了IEEE1588时钟同步系统,深入探讨了PTP系统的软件实现,对源代码移植作了必要的说明,分析了时钟同步精度不高的原因,并提出了三大改进方案,测试了改进后的系统。测试结果表明,采用了改进方案后系统的时钟同步精确性得到了较大的提高。     

不可靠WSN时钟同步网络化输出反馈MPC量化分析

在Cyber-Physical环境下,时钟同步双向信息交换过程中,包含时钟信息的数据包丢失将对时钟同步性能产生影响。讨论了现代控制理论状态空间模型的输出反馈Tubes-MPC时钟同步方法。由分离原理,设计了本地化的状态估计器与控制器,实现了输出反馈Tubes-MPC时钟同步的指数稳定。以不完全量测下的观测模型为基础,定量分析了统计意义下的同步误差方差上界与下界,并采用MPC中Set-Theory-in-Control方法,将完全量测下的干扰误差集合运算于由丢包所引入的附加的估计误差集合,建立了集合约束下的模型预测优化模型。已构建的统一框架下的输出反馈Tubes-MPC时钟同步系统化方法,综合考量了控制理论在线计算复杂度与网络控制观点应用的可行性,对无线网络的不可靠性、网络规模、收敛性能具有鲁棒性,进一步容易扩展为网络级绝对时钟状态空间模型。     

基于透明传输的数控系统时钟同步算法

为实现线性或环形数控系统中所有节点间的精确时钟同步,解决时钟中继层数增加后节点同步精度无法满足数控系统节点间微秒级同步精度要求的问题,在网络时间协议算法实现点对点同步的基础上,引入时钟中继节点透明传输算法对同步消息进行固定时间缓存,降低了时钟中继节点晶振偏差对其他节点同步精度的影响,减少了所有节点多次同步过程中的偏差累积。通过理论分析和实验系统验证,表明该方法可有效降低同步偏差抖动,提高数控系统时钟同步的精度。     

基于IEEE1588网络时间同步系统的研究

目前,分布式系统在生活中各个方面的使用越来越广泛,尤其是随着工业控制、军工以及航空航天领域的发展,对时钟同步提出了更高精度的要求。为了满足高精度的要求,首先具体说明了IEEE1588网络时钟同步系统的基本原理,接着通过对IEEE1588网络时钟同步系统的研究,提出了一些可能导致时钟精度下降的影响因素,并做了相应的改进方法。