基于ARM的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真平臺設(shè)計及控制算法研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)是將傳感器，執(zhí)行器和控制器通過公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接的分布式控制系統(tǒng)，是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，由于其價格低廉，易于維護而在近年來得到了廣泛關(guān)注。然而，傳感信息和控制信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸不可避免地給信息帶來隨機，時變的不確定時延。由于這種網(wǎng)絡(luò)時延的存在，使得控制系統(tǒng)的動態(tài)性能變差，穩(wěn)定性降低，給網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計帶來了困難?；贗P協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，尤其是基于Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)極大地拓展了

2、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的空間，Internet網(wǎng)絡(luò)的特點決定了這類網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不同的特點，本文針對基于IP協(xié)議，尤其是Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)開展了深入研究，取得了一些成果。同時針對目前網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究重仿真，輕實踐的缺點，設(shè)計了基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實驗平臺，較好地解決了網(wǎng)絡(luò)控制算法在真實網(wǎng)絡(luò)上的驗證問題。 本文具體包括以下幾個方面內(nèi)容： 1)介紹了課題研究背景和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的基本問

3、題以及研究現(xiàn)狀，針對基于Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的問題及研究現(xiàn)狀作了簡單介紹，同時介紹了本文的主要內(nèi)容。 2)介紹了基于Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基本概念，基于Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中時延特點。對現(xiàn)有的時延估計方法作一簡單分析后，提出了基于小波變換和時間序列分析的時延估計算法，并在MATLAB環(huán)境下建立仿真模型驗證了這一方法的有效性。 3)在基于小波的時延估計基礎(chǔ)上，利用傳統(tǒng)的Smith預(yù)估方法

4、實現(xiàn)了基于Internet的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)預(yù)估控制，并在MATLAB環(huán)境下建立仿真模型驗證了上述時延估計方法在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的有效性。 4)針對目前網(wǎng)絡(luò)控制理論缺乏驗證平臺的問題，研究了嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中整個實驗平臺的設(shè)計方法及其軟硬件實現(xiàn)。根據(jù)課題需要，先后采用軟件模擬和實物仿真的方式實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實驗平臺。 5)介紹了基于ARM的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實驗平臺的軟件實現(xiàn)方法，從uClinux操作系統(tǒng)移植到被控對象軟硬件實現(xiàn)