网络控制系统时延分析和控制

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1、论文题目：网络控制系统的时延分析与控制作者姓名：李冰入学时间：2008年9月专业名称：控制理论与控制工程研究方向：控制理论及应用指导教师：隋涛职称：副教授论文提交日期：2011年5月论文答辩日期：2011年6月授予学位日期：ANALYSISOFTIMEDELAYANDCONTROLFORNETWORKEDCONTROLSYSTEMSADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandon

2、gUniversityofScienceandTechnologybyLiBingSupervisor:AssociateProfessorSuiTaoCollegeofInformationandElectricalEngineeringMay2011声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,subm

3、ittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要

4、随着网络通信技术和自动化控制技术的发展，基于网络的控制系统开始广泛应用于工业控制领域，工业控制系统中各控制单元间的通信从点对点的传输方式逐渐转变为基于网络的传输方式。这种网络控制系统（NCS）简化了控制器、传感器和执行器的连接，改进了系统的可靠性，减少了控制系统结构的复杂性，但也给控制系统带来了不同形式的有可能对控制系统的稳定性产生负面影响的时间延迟。分析网络时延对控制系统性能的影响并尽可能的减小网络时延，已经成为网络控制系统所面临的新课题。本论文着重研究了网络控制系统中时延对控制系统的影响及其对策。本文首先介绍了网

5、络控制系统的基本概念，对网络控制系统的基本问题和时延特性进行了分析，阐述了网络控制系统中时延的组成、产生的原因及过程。接着，分别针对具有的两种不同类型的时延（短时延和长时延）的网络控制系统进行了建模。特别地，将时变时延和随机时延都纳入系统的不确定部分，于是可将网络控制系统建模为离散不确定系统。PID控制器在各工业控制中显示出很多优势，但最大的不足就是无自适应能力。本论文在PID控制的基础上引入了模糊控制，根据系统误差运用模糊控制器对PID的控制参数进行在线调整，从而改善了控制系统对参数变化的适应性，实现了对时延的有效

6、补偿。最后，采用TrueTime仿真软件建立了网络控制系统的仿真平台，对所设计的控制器进行验证。仿真实例表明在模拟的网络环境下控制器对时延进行了有效补偿，达到设计的目的。同时，文中还还分析了数据丢包率和网络速率对网络控制系统性能的影响，说明了充分考虑各影响因素对网络控制系统进行综合设计的重要性。关键词：网络控制系统；时延；模糊控制；TrueTime山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofthenetworkcommunicationtechnologyandautomati

7、oncontroltechnology,controlsystembasedonthenetworkstartswidelytoapplyinthefieldofindustrialcontrol.communicationbetweenthevariouscontrolunitsofindustrialcontrolsystemfrompointtopointtransmissionmodeintoanetwork-basedtransmissionmode.Thenetworkedcontrolsystem(NC

8、S)notonlysimplifiestheconnectionofsensors,controllersandactuatorsandimprovesthereliabilityofthesystem,butalsoreducesthecomplexityofthecontrolsystemstructure.However,itgivest