水下航行器网络控制系统仿真

传统控制系统的设计方法中忽略了通信网络中的时延和数据包丢失等问题,仅通过传统方法设计的控制器来降低其对控制系统产生的不利影响,严重影响了系统的稳定性;对于水下航行器等对系统性能要求较高的水下控制平台,突破传统使其在网络环境下能够稳定运行显得尤为重要;在此背景下,提出了网络控制系统的设计方案,以水下航行器为控制平台,进行系统建模,设计反馈控制器,使用MATLAB仿真工具TrueTime,研究分析了网络体系结构下时延和丢包对传统控制系统动静态性能的影响;仿真结果表明该设计方法优化了系统性能,为系统在发生网络诱导时延和数据包丢失时能够稳定运行,提供了可靠的参考依据;该设计结果具有普适性,也可以用于导弹、坦克等航行器。     

一种基于区间分割的网络控制系统时延补偿方法

网络控制系统中的时延是影响系统稳定性和动态性能的一个关键因素．本文在对网络时延进行大量测量分析的基础上，通过改进传统网络控制系统结构，提出了基于区间分割的时延补偿方法．仿真结果表明该方法可以显著改善网络控制系统的性能．     

具有模糊校正的GPC在网络控制中的应用

针对网络时延影响网络控制系统(NCS)性能的问题,提出采用模糊校正来优化广义预测控制的控制效果.该方法降低了广义预测控制的建模误差对一般系统的影响,更好地解决了网络控制中的时延问题,从而可以更好地对系统实行实时控制.采用Matlab对控制系统进行仿真,结果表明,具有模糊校正的广义预测控制,比单一的广义预测控制的控制效果有明显提高.     

基于CAN总线网络控制系统中的时延分析及对策

网络时延严重影响网络控制系统的实时性和稳定性.分析CAN总线网络控制系统时延的构成,针对给定的网络控制系统模型,给出系统稳定性与网络时延之间的数学关系式,并讨论了网络负载率对网络时延,系统稳定度的影响.采用基于时间触发方式的CAN总线信息调度方案,结果表明,该调度方法消除了CAN总线系统由于总线冲突而引起的时延.计算机仿真及实验表明,相比于事件触发方案,基于时间触发的CAN总线网络调度方案使系统性能得到明显改善.     

基于神经元控制的网络时延补偿策略研究

针对网络控制系统（NCS）中的不确定时延问题,在分析循环服务网络和随机争用网络的时延特性的基础上,提出了一种基于神经元控制器的时延补偿策略.该策略用神经元控制代替常规PID控制,无需建立网络控制系统的精确模型,利用神经元良好的学习能力来克服网络控制系统中不确定时延的影响,并对循环服务网络和随机争用网络这两类网络进行了仿真实验研究.仿真结果表明该策略能保证网络控制系统的良好性能.     

网络控制系统的模糊自适应PID控制

针对网络控制系统中网络时延补偿的问题,提出了一种模糊自适应PID控制器的设计方法,通过利用在线时延估计方法对时延进行预估计,根据估计时延值在线调节PID三个参数,从而改善系统的性能。对基于控制局域网络(CAN)总线的典型工业过程进行了仿真实验。结果表明,与常规PID的控制器比较,采用设计的PID控制器能补偿网络上的时延,更加有效的抑制了时延对网络控制系统的影响并提高了系统的性能。     

网络控制系统的模型建立及稳定研究

随着互联网技术的发展,以太网逐渐被引入到工业控制领域.对于一个网络控制系统,网络带来的控制系统时滞和丢包是不可避免的,因此,在对网络控制系统的建模中,必需重点考虑时延和丢包的影响.分析了网络控制系统的时延特征,并将数据丢包的网络控制系统建模成具有事件率约束的异步动态系统.对网络控制系统模型用传统的PID算法对系统进行仿真控制,在存在系统随机时延和不存在随机时延的两种情况下,仿真分析了网络控制系统的稳定性,仿真结果进一步验证了网络控制系统保持稳定的丢包范围.     

基于truetime的网络控制系统时延分析与仿真

在分析了网络控制系统结构,研究了产生传输时延的原因并分析了网络控制系统传输时延的具体组成.利用了基于MATLAB/Simulink的truetime网络控制系统仿真工具,构建了一个以直流电机为控制对象的网络控制系统时延仿真模型,讨论了在无传输时延与有传输时延下,网络时延对控制系统性能的影响.     

一类物联网控制系统中的时延问题研究

物联网控制系统作为一类特殊的网络控制系统,是网络控制系统的延伸与扩展。在分析系统结构、采样周期对网络负荷和控制性能影响的基础上,对物联网控制系统的时延问题进行仿真研究。针对零时延、固定时延和可变时延3种典型情况,定量地分析了随机时延对系统性能的影响。针对不同负载条件下随机时延的分布进行了仿真,并得出结论:在网络总时延中,适当减少前向通道时延所占的比重,可以大幅度改善系统性能;随机网络时延比固定网络时延对系统性能的影响更严重。     

基于CAN 的某水下航行器内部网络时延统计方法研究

结合某无人潜航器(UUV)内部网络控制系统结构,对基于控制器局域网（CAN）的网络延时做了详细分析。针对网络时延造成控制系统性能下降,影响系统稳定这一问题,提出了一种统计网络时延的方法——软件信息传输仿真法。通过仿真网络内部信息的传输过程,观察各信息的传输状况,同时记录延时数据,为基于CAN总线系统的综合性能设计提供了理论依据。     

利用多线程实现基于ARM的嵌入式网络控制系统仿真

为了研究真实网络对控制系统的影响,方便网络控制系统的研究人员进行网络控制课题的研究,有必要建立网络控制系统的仿真系统;ARM嵌入式处理器是目前被公认为业界领先的32位嵌入式RISC微处理器,在网络设备,工业控制等领域得到日益广泛的应用。本文介绍了一种基于ARM的网络控制系统仿真系统,利用该系统可以对基于TCP/IP的嵌入式网络控制系统进行仿真。该系统在S3C4530处理器上移植了uClinux操作系统,并在此基础上利用linux下的多线程技术实现被控对象的实时仿真和基于TCP/IP网络的数据传输。实验证明该仿真系统能够反映真实网络对控制系统的影响,实时性较好,可以满足大部分网络控制系统的仿真需要。     

大时延网络控制系统的研究方法与最新动态

近年来,网络控制系统得到越来越多的关注,其主要挑战之一在于控制环中的网络时延对其影响;网络时延会降低网络控制系统的性能,甚至使系统不稳定;目前,大多数学者只研究了网络时延小于采样周期时对控制系统的影响,而网络控制系统中的大时延更加复杂,同时也更加难以处理;文章论述了带有大时延的网络控制系统的现有的研究方法。并指出这种问题的其它可能的研究方法。     

网络化控制系统的故障诊断与容错控制

介绍了网络化控制系统几类故障诊断与容错控制方法的基本思想。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。网络化控制系统通过共享网络资源实现控制而带来了各种优越性的同时,也给传统的控制理论带来了新的挑战。因此需要发展适用于此类异步的、基于信包的控制系统的控制理论与技术。网络化控制系统基于数学模型的故障诊断问题,在建立恰当的网络化系统模型后,可转化一类特定的时延系统故障诊断问题。     

An approach based on an adaptive multi-rate smith predictor and gain scheduling for a networked control system: Implementation over Profibus-DP

This paper presents a control strategy to face time-varying delays induced in a Networked Control System (NCS). The delay is divided into two parts: the largest one (an integer multiple of the bus cycle) is compensated by means of an adaptive multi-rate Smith predictor, and the smallest one (whose value is strictly smaller than the bus cycle) via a gain scheduling approach based on root locus contour and linearization techniques. The gains to be scheduled belong to a multi-rate PID controller. Control system stability is studied by means of Lyapunov theory. Simulation results and the implementation on a test-bed Profibus-DP environment illustrate that this control structure can maintain NCS performance and stability, despite the considered delays.     

网络控制系统中周期性通信的实时性充分条件

网络控制系统是一种分布式时间系统,具有严格的实时性要求,系统中包括周期性通信、随机性通信和突发性通信,其中周期性通信的实时性 对于系统的性能来说是最重要的。本基于数据链路层数据传输策略,从逻辑令牌传递和信道竞争两个角度分析了周期性通信的实时性,给出了实时性满足的充分条件,为网络控制系统的设计提供了理论依据。     

基于双观测器的网络控制系统稳定性分析

网络控制系统存在网络诱导时延和数据包丢失等问题,使网络控制系统控制性能下降甚至导致系统不稳定,同时在实际应用中存在双闭环的情况,并且一些系统的状态不可测量。针对上述问题,设计2个状态观测器,利用测量输出进行状态重构,并采用状态观测器对丢包进行补偿,应用指数稳定定理分析整个系统的闭环稳定性,给出状态控制率的求解方法。仿真结果证明,该方法能有效补偿网络控制系统的性能,保证在时延和有数据包丢失情况下的网络控制品质。     

基于调度的网络化控制系统

网络化控制系统NCSs(NetworkedControlSystems)是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。本文分析了网络控制系统的特点,网络时延与控制系统性能间的关系,分类介绍了当前网络化控制系统的研究方法、分析角度及策略。     

网络控制系统的时延预估器及稳定性分析

针对网络控制系统中网络延时对系统的影响,分析了两种网络延时的特点,建立了网络时延预估模型,重点对从控制器到执行器的网络延时的不确定性进行了预估分析,进而将不确定性延时的网络控制系统转换为确定时延时,并且通过分析系统的时滞离散方程的矩阵特征值的特性,给出了离散系统方程的稳定性条件。最后通过数值例子验证了该方法的有效性。     

基于模糊自适应PI改进的Smith预估器在网络化控制系统中的应用研究

网络化控制系统（NCS）中不可避免的网络诱导时延使传统的控制器难以达到较好的控制效果,针对网络化控制系统中前向传输时延无法精确测量的特点,提出了一种有效的控制方法。仿真结果表明,采用Smith预估控制与模糊自适应PI控制算法相结合的方法,能有效地增强网络化控制系统控制规律的自适应性,显著改善和提高系统的抗干扰性和鲁棒性能。     

遗传算法在Overlay-NCS中的应用研究

由于Internet随机、不确定的延时,不能保证基于Internet的远程网络控制系统（NCS）实时性等QoS要求,从而影响NCS稳定性。结合远程NCS数据传输的特点,利用Overlay网能改善基础网络服务QoS性能和遗传算法、模拟退火算法能优化系统Overlay网络费用的特点来保障远程NCS的可靠性。通过实验仿真结果表明,当覆盖网络负载不过大时,该策略能在满足远程NCS系统延时要求的基础上,使控制系统的覆盖网络总费用达到最小化,有助于控制系统在Internet上的部署。