网络控制系统时延研究及AGV网络控制系统建模与仿真.pdf

同济大学机械工程学院
博士学位论文
网络控制系统时延研究及AGV网络控制系统建模与仿真
姓名:秦利升
申请学位级别:博士
专业:机械设计及理论
指导教师:卞永明;卢耀祖
20080301
摘要络控制系统模型,为进一步开展理论工作奠定了基础,并且对于港口耐随着控制系统规模的日益扩大以及计算机网络技术的飞速发展,基于计算机网络的控制系统逐步应用到控制工程中,网络控制系统具有系统连线少、开发方便、可靠性高、易于系统扩展以及能够实现信息资源的共享等优点。但由于通讯网络的引入,使得控制系统复杂程度增大,增添了网络诱导时延、网络调度、数据包多包传输及丢失等许多新问题。因此,网络控制系统的分析与设计成为目前控制理论与控制工程领域的热点研究课题。本文以自动化集装箱码头用魑Q芯慷韵螅ü7抡妗⒛D馐匝椋将网络控制系统理论应用到导士刂葡低持小5谝唬芯恳话阃缈刂葡统的建模与稳定性分析方法,分析了影响网络控制系统稳定性的各种因素。第二,研究了应用在当今刂葡低持械母髦滞缧椋攵允录シ⑿楹时间触发协议,分析了几种典型的网络协议的实时性能,推导归纳了网络时延公式;根据控制器的执行方式,将网络控制系统分为事件驱动和时间驱动两类,分别对控制对象建立了离散模型进行稳定性分析。第三,对刂葡低辰了数学分析,推导出了其控制系统动态方程。对该系统进行了稳定性和能控性分析,分析了网络时延产生的原因,得到了影响网络时延大小的各种网络参数。通过仿真工具箱对缈刂葡低辰薪2⒎抡妗T诜抡嬷校各种影响网络延时大小的网络参数作为调节量,观察它们对于系统稳定性的影响,得到了为了维持整个系统的稳定性,各影响网络延时大小的网络参数的设置情况。第四,使用模糊自适应整定刂撇呗裕谑匝橹卸韵低澄榷ǹ刂啤最后,论文就将来在缈刂葡低臣巴缡毖臃较蛏辖徊焦ぷ鹘辛思要的讨论。本文围绕这网络时延这一暮诵奈侍庾隽松鲜鲅芯浚⑶医柚诟劭匝槟P徒形榷ㄐ苑治龊头抡媸匝椤N颐巧杓频幕赥/母劭贏网广和应用起到了积极作用。关键词:网络控制系统,网络时延,:允视φ≒控制,
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秦利于学位论文版权使用授权书劢毋年只,本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名:
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第赂攀引言现代工业系统的一个主要发展趋势是工业技术和网络控制技术的紧密融合。论;另一方面控制系统的实时性能和网络通信的带宽限制也是一种矛盾,如何权这是现代工业系统向规模化、大型化、自动化发展的必然结果,也是计算机技术与网络通信技术高速发展、由科研和民用领域向工业领域延伸的必然。网络控制系统是计算机技术、通信技术与控制技术发展和融合的产物,它可以应用于几乎任何带有控制器的分布设备需要进行数据交换的场合,体现了控制系统向网络化、集成化、分布化、节点智能化的发展趋势。由于网络控制系统属于一种彻底的分布式控制结构,网络控制系统中,传感器、控制器、执行器等都通过公用的通讯介质殖∽芟相连,各部分之间可以实现点对点的通讯,因此具有系统连线少、可靠性高、易于扩展以及信息资源共享等特点,并迅速应用于电力、交通、机器人、航空航天等各种系统和远程控制领域。在工厂级别上,需要设计实现可靠的大型数据库系统以及强大的计算机系统,它们需要对大量的数据甚至图像进行处理,因此需要很大的带宽,但是这一级别对实时性的要求并不高,也不需要过于实时要求的控制和监视,典型的应用为疘榈墓ひ狄蕴6诘筒愕南殖〖侗鹕希热鏏自动引导车控制系统中,面对的是现场的传感器和执行机构,这里并不需要大量的信息传递,总线的带宽要求不高,但是由于在这级别的网络中往往节点众多,有着大量的传感器和执行机构,所以对于信息传输的速率和效率要求非常高,即要求信息的传送和执行是实时的,有死限的,超过死限的信息对于这层网络是无用的。一般这层网络采用现场总线为基础搭建,如琍龋诘愣唷⑹凳币G