本文關鍵詞：網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的控制器與通信協(xié)議的研究與設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京航空航天大學》 2009年

網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的控制器與通信協(xié)議的研究與設計

吉順平  

【摘要】：網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(Networked Control Systems, NCS)是指基于網(wǎng)絡的自動控制系統(tǒng),它是自動控制與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡是指工業(yè)控制網(wǎng)絡�？刂凭W(wǎng)絡帶來了自控系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、安裝維護性和系統(tǒng)集成性,但同時也給NCS帶來了諸如網(wǎng)絡誘導時延等不利因素,成為控制系統(tǒng)設計的難點,使NCS的分析和設計復雜化,給NCS的應用帶來了新的不利影響。 根據(jù)控制網(wǎng)絡的特點,設計NCS控制器是NCS研究的一個基本問題;而設計滿足一定性能要求的網(wǎng)絡通信協(xié)議是NCS研究的另一個基本問題。本文從這兩個方面開展工作。一方面是根據(jù)控制網(wǎng)絡設計NCS的控制器算法。將現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡分為確定性和不確定性兩類,分別分析其系統(tǒng)特點,設計控制算法;另一方面,從工業(yè)網(wǎng)絡的協(xié)議設計入手,介紹基于工業(yè)串行通信的現(xiàn)場總線的協(xié)議設計過程和評價指標,并介紹了基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的設計過程和評價指標。主要內(nèi)容如下: (1)對于確定性的NCS,研究了NCS的時延關系,提出了等效采樣方法,給出時延與穩(wěn)定性之間關系,介紹了確定性的NCS控制器設計方法和設計過程,并給出仿真實例。對于不確定性的NCS,本章對相關研究成果進行了總結(jié),研究了非確定性的NCS的時延關系、系統(tǒng)模型、穩(wěn)定條件和控制器設計方法和設計過程。 研究了NCS的模糊PID的設計過程,當網(wǎng)絡誘導的延時發(fā)生變化時,智能控制比單純PID控制具有更好的魯棒性;對于長延時的網(wǎng)絡控制系統(tǒng),本文研究了NCS的Smith預估PID控制器的設計。 (2)研究了三種不同總線控制方式下的現(xiàn)場總線通信協(xié)議設計的方法和過程。在理論設計的基礎上,進行了不同總線控制方式下的現(xiàn)場總線通信實驗。在簡化的通信協(xié)議基礎上,進行了性能分析和比較。 (3)分別研究了基于TCP/IP模型和基于UDP/IP模型的工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的設計過程,并提出了工業(yè)網(wǎng)絡性能的評價指標。在理論設計的基礎上,進行了模擬實驗,測試了網(wǎng)絡實時性能。 (4)研究了硬件在線仿真平臺的構(gòu)建,提出了理論與硬件在線仿真相結(jié)合的設計方法,即用平均時延對系統(tǒng)進行理論設計,再在硬件在線仿真平臺上進行仿真和參數(shù)選擇。 (5)智能傳感器的設計是網(wǎng)絡控制系統(tǒng)設計的重要內(nèi)容。在工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP模型中,基于復用和跨層技術(shù),研究了智能傳感器的硬件和軟件設計的過程。 (6)研究了多層網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)關系,定義了數(shù)據(jù)關系的概念,提出了多層網(wǎng)絡自上而下和自下而上兩種數(shù)據(jù)傳輸方向上的數(shù)據(jù)對應關系,并對數(shù)據(jù)關系的規(guī)律進了總結(jié)。以多節(jié)點除濕機監(jiān)控系統(tǒng)為例,介紹了監(jiān)控網(wǎng)絡中具體的數(shù)據(jù)關系的應用方法。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP273
【目錄】：

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3 宋建強;基于隨機優(yōu)化的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)最優(yōu)化方法研究[D];汕頭大學;2003年

4 張鳳杰;螺紋磨床在線磨削自動補償系統(tǒng)——電氣系統(tǒng)設計與控制研究[D];南京理工大學;2004年

5 趙長軍;基于Internet的機器人網(wǎng)絡控制研究[D];南京航空航天大學;2004年

6 吳晗;具有任意丟包和時延的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)濾波研究[D];浙江理工大學;2014年

7 李榮;預測控制在網(wǎng)絡控制中的應用[D];華北電力大學;2012年

8 李虎;軌道車網(wǎng)絡控制研究[D];北方工業(yè)大學;2012年

9 袁斌;油田自動加藥系統(tǒng)及其網(wǎng)絡控制[D];浙江大學;2002年

10 李建東;基于T-S模糊模型的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的時滯研究[D];杭州電子科技大學;2014年

  本文關鍵詞：網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的控制器與通信協(xié)議的研究與設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：82453