基于无线传输网络控制系统的研究

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1、摘要随着计算机网络技术的发展，基于网络的控制系统开始在工业控制领域广泛应用，工控系统中各个控制单元之间的通信从点对点的传输方式转变为基于网络的传输方式。这种网络控制系统简化了传感器与控制器的连接，降低了控制系统结构的复杂性，提高了系统的可靠性，但同时也给控制系统引入了不同形式的时间延迟，有可能对控制系统的稳定性产生负面的影响。分析网络延时对系统控制性能的影响并设法减小网络延时，成为网络控制系统所面临的首要问题。现有的控制网络一般基于有线传输介质，由此带来了地表、墙体布线和网络线路维护等一系列问题，在一些设备需要较大范围移动的场合

2、，固定的线路也给应用带来了很多麻烦。基于无线传输的网络控制系统，具有可移动性、组网方便、受地理环境因素干扰较小等突出优点。所以研究无线环境下的网络控制仍具有很大价值。论文首先介绍了网络控制系统的概念，分析了几种常见的控制网络的拓扑结构、介质访问控制原理以及它们的适用场合。其次详细介绍了无线网络控制系统实验平台的建立，给出了具体设计思路，硬件上采用了嵌入式微控制器驱动射频模块的方案，一方面模拟了控制现场的硬件环境，另一方面也使得无线控制网络在软件协议的编制上具有了较大的灵活性。然后分析了无线网络控制系统中延时的组成，给出了无线网络

3、延时性能的度量指标，分析了度量指标和网络控制系统性能的关系。从改善系统的网络延时性能出发，借鉴无线局域网技术，将基于令牌总线的拓扑结构应用于无线网络控制系统，从而使网络的随机延时转换为具有时间上界的延时。分析了令牌周期与采样的匹配问题，并对基于令牌总线的小型无线网络闭环控制系统在硬件平台上进行了实验，给出了系统的输出响应。关键词网络控制系统；无线传输；网络延时；令牌总线；令牌周期燕山大学工学硕士学位论文AbstractWiththedoveMpmemofcomputernetworktechnology,controlsyste

4、msbasedonnetworkbegintobewidelyusedinindustryfields，thecommunicationsbetweenthecontrolunitsofindustrialcontrolsystemisturuingfiompoint-to．Doimmodeltonetworkbasedmodel．Suchnetworkcontrolsystemscutdo、Ⅳntheconnectionofsensorandcontrollers，reducethecomplexityofstructureo

5、fthesystems，andimprovethereliabilityofsystems．However,kindsofdifferenttime-delaysareinducedintothecontrolsystems，andtheycouldmakebadeffecttothesystems．Analysisoftheeffectsfromnetwork-induceddelay,havebecomethechiefproblemofthecontrolsystem．Thee)(istingcontrolnetworks

6、areusuallybasedonlineatemedium,SOaseriesofproblemssuchascabledeploymentOnsBrfaceandwall,andthenetworkmaintenance．ThefixedcablestakemuchtroubletotheapplicationswhenSonleequipmentneedstomove．Wirelessnetworkcontrolsystemshavesomeoutstandingadvantages，suchasportable，conv

7、ementorgarlizingnetwork,unlimitedbygeography．Soresearchinwkelessnetworkcontrolsystemdoesnlakegreatsense．Firstofall,theconceptofnetworkcontrolsystemisintroduced，andthenthestructureofsomecommoncontrolnetwork,mediumaccessandtheapplicationoccasionsareanalyzed．Second，thee

8、xperimentplatformofwirelessnetworkcontrolsystemisestablished，thedetaileddesignideaisgiven,inhardware，radiofrequencymoduledrivenbyem