基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問題的研究
本文關鍵詞:基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問題的研究
更多相關文章: 無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng) 時延 傳輸死區(qū) 模糊算法
【摘要】:WiNCS(Wireless Networked Control System,無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng))是將計算機網(wǎng)絡技術和無線通信技術應用在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)上的空間分布式控制系統(tǒng)。在WiNCS中,網(wǎng)絡時延是破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低系統(tǒng)的控制性能的重要問題之一。因此深入研究WiNCS的時延問題,并尋求降低時延影響的有效方法,對WiNCS的分析設計具有重要意義。論文建立帶有網(wǎng)絡時延的WiNCS的數(shù)學模型,并在此基礎上分析時延對系統(tǒng)性能的影響。然后分析基于傳統(tǒng)死區(qū)調(diào)度算法的時延優(yōu)化的工作原理,將模糊算法與死區(qū)調(diào)度算法結(jié)合設計出一種數(shù)據(jù)調(diào)度算法,其在滿足網(wǎng)絡服務質(zhì)量的同時能保證系統(tǒng)控制性能,最后利用軟件仿真驗證算法有效性。首先,根據(jù)系統(tǒng)的組成單元、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的無線傳輸協(xié)議建立帶有網(wǎng)絡時延的WiNCS的數(shù)學模型,然后分析WiNCS中時延的組成及測量方法,對建立的數(shù)學模型進行仿真驗證,得到時延對系統(tǒng)性能指標(主要包括超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間)的干擾程度。其次,將死區(qū)調(diào)度算法應用到WiNCS中,通過設置傳輸死區(qū)實時調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸量,達到降低網(wǎng)絡時延影響的目的。對死區(qū)調(diào)度算法的工作原理進行分析,并基于數(shù)據(jù)傳輸流程和網(wǎng)絡協(xié)議對無線信道中信息傳輸?shù)幕具^程進行分析,得到結(jié)論:在理論上死區(qū)調(diào)度算法確實可以減少網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生概率,降低網(wǎng)絡時延,但同時造成系統(tǒng)控制性能和網(wǎng)絡服務質(zhì)量的下降。隨后,針對常規(guī)死區(qū)調(diào)度算法導致的不能同時滿足系統(tǒng)控制性能和網(wǎng)絡服務質(zhì)量兩種指標的問題,將死區(qū)調(diào)度算法與模糊算法結(jié)合,引入網(wǎng)絡擁塞度設計模糊死區(qū)調(diào)度算法,使得死區(qū)閾值能夠基于通信網(wǎng)絡負載變化實現(xiàn)自適應調(diào)整。最后,采用TrueTime1.5工具箱作為仿真工具,選取移動機器人為被控對象,以無線網(wǎng)絡環(huán)境下的多回路軌跡跟蹤為仿真系統(tǒng),建立基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的WiNCS仿真模型。仿真結(jié)果顯示:模糊死區(qū)調(diào)度算法能在網(wǎng)絡服務質(zhì)量指標范圍內(nèi)降低網(wǎng)絡時延,同時系統(tǒng)成功實現(xiàn)移動機器人的軌跡跟蹤控制,滿足系統(tǒng)控制性能指標要求。
【關鍵詞】:無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng) 時延 傳輸死區(qū) 模糊算法
【學位授予單位】:蘭州交通大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:TP273
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 1 緒論9-16
- 1.1 選題背景及研究意義9-10
- 1.2 WiNCS時延問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
- 1.2.1 WiNCS時延優(yōu)化算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
- 1.2.2 死區(qū)調(diào)度算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
- 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
- 2 無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問題分析16-28
- 2.1 無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)16-21
- 2.1.1 系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)16-17
- 2.1.2 網(wǎng)絡協(xié)議17-19
- 2.1.3 數(shù)據(jù)的無線傳輸19-21
- 2.2 時延的組成及測量方法21-22
- 2.2.1 網(wǎng)絡時延的特點和成分21-22
- 2.2.2 時延的測量方法22
- 2.3 不同類型時延的WiNCS分析22-26
- 2.3.1 短時延的WiNCS分析23-24
- 2.3.2 長時延的WiNCS分析24-26
- 2.4 時延導致的系統(tǒng)性能問題26-28
- 2.4.1 WiNCS的性能指標26
- 2.4.2 時延對WiNCS的系統(tǒng)控制性能的影響26-28
- 3 模糊死區(qū)調(diào)度算法28-40
- 3.1 變死區(qū)調(diào)度算法的設計28-32
- 3.1.1 死區(qū)調(diào)度算法的工作原理28-30
- 3.1.2 數(shù)據(jù)傳輸流程的改進30-31
- 3.1.3 變死區(qū)調(diào)度算法實現(xiàn)步驟31-32
- 3.2 死區(qū)閾值的模糊優(yōu)化設計32-39
- 3.2.1 模糊專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流程32-34
- 3.2.2 清晰量的模糊化34-36
- 3.2.3 模糊控制規(guī)則的設計36-37
- 3.2.4 模糊量的解模糊37-39
- 3.3 基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的時延優(yōu)化策略39-40
- 4 模糊死區(qū)調(diào)度算法在無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的應用40-57
- 4.1 基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的系統(tǒng)仿真設計40-45
- 4.1.1 建立被控對象的離散化模型40-43
- 4.1.2 確定系統(tǒng)控制算法43-44
- 4.1.3 建立基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型44-45
- 4.2 基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的WiNCS仿真實驗45-57
- 4.2.1 用TrueTime工具箱搭建無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)45-47
- 4.2.2 仿真實驗及結(jié)果分析47-57
- 結(jié)論57-58
- 致謝58-59
- 參考文獻59-62
- 攻讀學位期間的研究成果62
【參考文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 林進摯;吳英;吳功宜;徐敬東;;基于信息物理融合系統(tǒng)的緊耦合網(wǎng)絡控制方法[J];通信學報;2015年02期
2 劉英英;褚云凱;車偉偉;劉意楊;;Stability analysis and stabilization of wireless networked control systems based on deadband control scheduling[J];Journal of Central South University;2014年11期
3 王曹莉;;專家-模糊自適應PID算法在伺服控制系統(tǒng)中的應用[J];航空科學技術;2014年09期
4 王瑞峰;段銳;許偉;;網(wǎng)絡控制系統(tǒng)Smith Fuzzy PID控制器的設計[J];計算機工程與應用;2015年10期
5 張曉波;高政南;陳慶偉;;基于混合死區(qū)調(diào)度策略的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)控制器設計[J];南京理工大學學報;2013年02期
6 游科友;謝立華;;網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的最新研究綜述[J];自動化學報;2013年02期
7 高政南;謝蓉華;樊衛(wèi)華;陳慶偉;;基于信號差值死區(qū)調(diào)度的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)H_∞控制[J];控制與決策;2012年09期
8 高政南;謝蓉華;陳慶偉;;基于死區(qū)調(diào)度的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)保性能控制器設計[J];信息與控制;2012年04期
9 樊金榮;方華京;;網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中采樣周期問題的研究[J];武漢理工大學學報(信息與管理工程版);2010年03期
10 沈艷;郭兵;;網(wǎng)絡控制系統(tǒng)變采樣周期智能動態(tài)調(diào)度策略[J];四川大學學報(工程科學版);2010年01期
,本文編號:621557
本文鏈接:http://www.sikaile.net/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/621557.html