分布式网络时钟同步研究

为了实现分布式测控系统的时钟同步,提出了基于物理层物理介质无关接口的时钟同步方法。详细分析了分布式网络主从节点间实现时间同步的过程,提出了基于介质无关接口的时间服务单元的设计。在时间服务单元准确获取网络数据帧离开和到达时刻的基础上,实现了各从节点相对主节点的频率偏差修正,通过往返法测量链路时延,通过实时计算交换时延补偿交换时延的不确定性,从而实现了主节点到从节点的高精度时间同步。针对分步式网络的特点,在时间同步的基础上提出了基于时间信息的同步触发方法。试验证明,基于介质无关接口的开环时间传递能够实现25 ns的高精度时钟同步。     

基于以太网的矿井工作面视频传输系统实时性的研究

首先构建了交换式以太网端到端时延模型,对网络传输延时进行了理论计算,提出了影响时延的关键因素;然后针对不同数量中间交换设备和不同负荷大小下的传输延时进行了测试与分析,对系统整体图像延时进行了验证;最后,以工作面最大系统为极端情况,通过固定延时计算与可变时延分析,得出了工作面视频传输系统在最大中间交换设备数量时满足实时性条件下,所允许的最大通信负荷。     

改进TD3的SDN车联网边缘计算卸载策略

针对车联网场景下计算任务卸载至远端云中造成的延迟波动和能耗增加问题，搭建了融合软件定义网络和移动边缘计算的车联网系统模型。为了最小化车联网中计算卸载的时延和能耗，设计了一种基于深度强化学习的动态计算卸载策略。该策略从计算任务的能耗和时延这两个维度进行建模，并提出在传统的双延迟深度确定性策略梯度的基础上加入Softmax和优先经验回放的改进算法(SP-TD3)。仿真实验结果表明，设计的计算卸载策略在不同车辆数下对于能耗和时延有较为优越的性能。     

基于网络的机械臂远程控制平台设计与时延补偿

随着网络传输中不确定时延研究的深入,使基于网络的远程控制系统的应用成为可能.采用Winsock API,在Windows系统中设计并实现了具有绘图功能的二自由度机械臂系统基于网络的远程控制平台,通过在单条指令循环环境下考虑网络时延对系统同步的影响,设计了相应的同步补偿算法并验证了其有效性.提出等效时延的概念和时延分离补偿思想,以及对不同情况下机械臂系统性能的改进方案.该平台的设计思路对于其他机器人远程控制系统具有借鉴意义.     

分布式高可用工业消息中间件数据采集模型

为了解决异构设备中多协议、大规模集群设备的数据采集，以及高价值设备数据的数据采集高可用问题，提出分布式高可用工业消息中间件数据采集模型。该模型以消息队列作为消息中间件的实现载体，定义了工业数据采集消息队列(IdcMQ)架构，以及通过IdcMQ分布式集群运行实现数据采集高可用的模式。根据定义，架构由协议适配、数据处理与服务提供组成，说明了多协议异构设备的连接与数据采集过程；模式由数据同步规则、数据同步级别与数据同步过程组成，描述了数据采集高可用的实现原理。基于该模型，开发了工业数据采集消息中间件软件IdcSentry,进行了性能测试实验，并给出应用案例，证明了该模型的有效性。     

基于IEEE1451标准的IP传感器的设计与实现

基于简化的IEEE1451智能传感器信息模型，提出了基于嵌入式Internet技术的IP传感器模型，并进行了原型实现。分析了IP传感器的网络时延问题，并在网络环境下对其时延性能进行了测试。实验结果表明，所设计的IP传感器可广泛应用于分布式网络化传感、测量和控制系统。     

提高网络授时精度的Kalman滤波方法

在通信网络中传输标准时间往往受到时延很大的影响,造成精度不高.为了提高网络授时精度,提出一种基于卡尔曼滤波器的修正方法,将网络时延分解为固有延时、抖动时延、突发时延3个部分,利用Kalman滤波器减小抖动时延,利用跟踪门消除突发时延,从而使网络时延更加逼近固有时延,有利于提高授时精度.在MATLAB中运用SimEvents扩展模块,搭建一个端到端的计算机网络传输模型,验证了卡尔曼滤波对网络时延精度提高的效果,算法在稳定后,时延的估计值与测量值相比,精度可以提高大约100倍.在此基础上,利用LabVIEW设计了一个实时测试平台,嵌入MATLAB程序,实时获取通信网络时延并进行滤波处理.通过实际有线和无线网络测量的时延数据的验证,表明所提出的滤波修正方法的效果明显.     

基于改进型Smith预估器的同步施工网络控制系统

根据同步施工网络控制系统的控制原理,分析了时变、随机和不确定的网络时延对同步误差控制所产生的影响。针对传统Smith预估器用于多被控对象同步控制时存在的缺陷与不足进行了分析,提出了一种改进型Smith预估器,实现了对网络时延、被控对象纯滞后因子以及同步误差控制器的多重Smith预估补偿,将其从内部反馈回路中彻底消除,预估模型无需预估与在线测量其大小与变化规律。通过基于控制器局域网络(controller area network,简称CAN)的盾构管片拼装机同步网络控制系统,对常规比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)同步网络控制和基于改进型Smith预估器的PID同步网络控制性能进行了仿真对比分析,并通过实验进行了验证。结果表明,常规PID网络控制同步误差为-3～3mm,基于改进型Smith预估器的PID网络控制同步误差为-1.5～1.5mm,后者可显著提高同步施工网络控制系统的同步控制性能与精度。     

基于复杂网络理论的舆情检测算法研究

目前,已存在的舆情检测算法主要基于网络文本的数据信息,而未考虑网络时间因素对信息元素权重的影响。针对舆情检测算法中网页爬取时间同步问题,提出了基于复杂网络理论的舆情检测算法,构建了复杂网络模型,提出了改进TPSN算法(即TPSN-LS算法),并应用NS2进行了仿真分析。由仿真结果可知,TPSN-LS算法在网络爬取负载、同步精度和同步次数等方面的性能都明显优于TPSN算法,使得舆情检测的结果更加准确。     

无需时钟同步和网络时延预测的远程控制补偿器研究

网络时延及其不确定性是影响基于因特网的远程控制系统稳定性的主要原因。将网络时延的预测值装入动态补偿器,可以对网络时延进行实时的补偿,保持系统的稳定性,但是预测误差直接影响系统的的控制特性。提出了一种将网络时延环节直接组合进时延补偿器中的新型补偿器,避免了网络时延的在线预测问题和本地与远程计算机之间的时钟同步处理,有很重要的实用价值。     

基于结构改进Smith预估单神经元PSD的长时延NCS研究

针对长时延网络控制系统（NCS）中存在时延和被控对象等问题,提出了一种新型结构改进Smith预估单神经元PSD控制器.新型控制器由结构改进Smith预估器和单神经元PSD控制器组成,结构改进Smith预估器通过对传统Smith预估器模型结构上的改进,避免了建立网络时延的预估模型,无需对网络时延进行在线测量、估计或辨识,补偿了网络时延对系统的性能带来的影响;单神经元PSD控制器解决了结构改进Smith预估器的模型失配问题,通过Matlab环境下的TrueTime工具箱对NCS进行仿真实验,并对传统PID控制方法、结构改进Smith预估PID控制方法和结构改进Smith预估单神经元PSD控制方法进行了仿真比较.研究结果表明,该新型控制器有效地补偿了网络时延对NCS的性能带来的影响,在模型失配情况下具有良好的鲁棒性和适应性,是对长时延NCS-种可行且有效的控制方法.     

时滞半主动悬架大系统递阶控制研究

建立了含时滞半主动悬架整车数学模型,解决了传统半主动悬架整车模型无法考虑时滞的难题;设计了模糊神经网络自适应子控制策略及大系统递阶协调控制策略,开发了以ARM单片机为核心元件的半主动悬架控制器。在仿真的基础上进行了实车道路试验,结果表明,模糊神经网络自适应子系统控制器改善了车辆的局部性能,递阶控制协调了车辆的整体性能,调整了车辆行驶姿态,二者联合控制,提高了半主动悬架控制的有效性、实时性,协调了车辆安全性与平顺性之间的矛盾。研究结果为整车半主动悬架系统时滞及其控制研究提供了新的方法。     

一类非线性时滞系统的迭代学习控制设计

为了研究时滞对非线性系统的迭代学习控制收敛性的影响,采用了λ范数和一系列不等式技术,通过建立精确的数学模型,分析了在PD学习律下的Hopfield非线性神经网络系统。在全局Lipschi-tz连续条件下,研究了确保系统跟踪误差收敛的充分条件。理论推导证明时滞对这类非线性系统的迭代学习控制系统的收敛性没有显著的影响,仿真结果表明,迭代学习控制可以实现对非线性时滞系统的精确轨迹跟踪。     

迟滞对象的辨识研究

主要针对暖通空调系统中常见而又难以控制的时滞对象，研究了神经网络用于系统辨识中的工作原理，提出了基于神经网络的时滞线性系统和时滞非线性系统的辨识方法，同时，使用MATLAB的辨识工具箱对暖通空调中常见的惯性迟延系统对象进行了辨识试验并给出了仿真结果。从比较的结果看，对非线性的辨识，神经网络具有明显的优势。     

长时延网络控制系统的研究方法与展望

随着网络控制系统的发展。网络时延逐渐成为研究的热点问题。目前对于网络控制系统的研究主要集中在短时延网络控制系统,而对于长时延络控制系统的研究较少。本文主要从不同方面论述了具有长时延网络控制系统的现有研究方法。并对此问题的其他研究方法进行了展望。     

基于TrueTime的无线网络仿真模型研究

为解决无线网络控制系统中传输模型的问题,建立了无线网络传输中网络延时和数据丢包之间的数学模型,为无线网络控制器的设计提供了充分的无线网络特性,可以将网络实时仿真技术应用到对无线网络控制系统的研究中,提出了用基于Matlab／Simu—link的网络仿真工具箱TmeTime构建一个无线网络的仿真模型。该仿真模型中的节点可自由移动,且有干扰节点,采用了AODV路由协议进行路由的自主选择,以实现两个节点之间互相通信。然后通过仿真,记录下两节点之间发送、接收数据的时间。结果表明,该模型可以模拟无线网络控制系统中传感器、控制器和执行器之间的通信,可以作为研究无线网络控制传输模型的仿真模型。     

机械振动WSNs最小二乘发射功率自适应控制方法

机械振动无线传感器节点为了保证数据传输的可靠性采用最大发射功率,导致部分传感器节点传输能耗浪费。针对此问题,提出了一种无线传感器节点最小二乘发射功率自适应控制方法。首先,传感器节点在机械振动监测中进行簇内通信获得发射功率与链路质量的离散关系;其次,采用最小二乘法对离散数据进行线性拟合,建立数据可靠、节能传输的最小二乘发射功率自适应数学模型;最后,结合链路质量指示阈值计算出节点间数据传输的最优发射功率。对比实验结果表明,采用最小二乘发射功率自适应控制方法能有效降低机械振动无线传感器节点的传输功耗。     

神经网络预测控制及其在煤气生产过程中的应用研究

非线性、大滞后系统是工业生产过程中普遍存在的现象,被认为是物理系统中最难控制的重要环节。本文以水煤气生产过程为背景,对这类复杂非线性系统提出了一种基于改进B-P神经网络的预测控制方法,仿真结果表明该方法的有效性和快速性,从而为非线性、大滞后系统的实时智能优化控制的实现提出了一种有效的方法。     

考虑TA饱和的双端故障定位新方法

针对线路分布参数模型中电流互感器(TA)饱和导致某一侧电流畸变或不可用的问题,提出了一种适用于任意故障类型的输电线路故障测距新算法。该方法利用两侧电压和未饱和侧电流,根据过渡阻抗的纯电阻性质,得出当且仅当在故障点处无功功率为零。进而利用了一种实用的最优化算法,该测距方法无需事先判断故障类型,无需求解复杂的方程,而是利用搜索迭代的方法。PSCAD的仿真结果也证明了该方法正确、有效,并且不受故障类型、过渡电阻等因素的影响。     

Automated system for determining frequency dependent parameter model of transmission line in a laboratory environment

This work presents an automated system for determining transmission line model parameters at various frequencies. The system was developed and implemented on General Electric test reactors designed to model power transmission line behavior in a laboratory environment. The measurement system and data processing are controlled and automated via custom developed LabVIEW software. Measurements are obtained from voltage and current probes interfacing with oscilloscopes. This data is then acquired and processed in LabVIEW software. The structure of the transmission line model, desired confidence level and number of tests to conduct are specified user inputs. The system subsequently provides the transmission line impedance parameters based on these specifications. These parameters are calculated using both time domain and frequency domain techniques. While this work focuses on determining transmission line model parameters, this automated test measurement system is applicable to any device that can be parameterized via a current–voltage (I–V) characteristic or frequency response.