网络控制系统时延分析与仿真研究

本文在广泛研究国内外网络控制系统发展与研究现状的基础上，总结了网络控制系统存在的问题、以往研究成果及采用的研究方法，在此基础上主要研究了网络控制系统存在的时延问题及其危害，针对以往研究中的不足，提出了一种新的时延补偿策略。 首先概述了网络控制系统的研究背景及其重要意义，主要针对网络控制系统中的时延问题，分析了时延问题对于研究网络控制系统的关键意义，总结了以往在时延问题研究上所取得的成果及所采用的主要方法；然后从稳定性的角度，研究了网络控制系统的建模问题，并分别就连续系统和离散系统进行了分析，为下一步研究打下了基础。 对于时延小于一个采样周期的网络控制系统，首先采用建立观测器的方法对传感器到控制器的时延进行补偿，并针对各种情况进行了实验研究，结果证明了补偿策略的有效性；对于控制器到执行器的时延由于在控制器处无法直接得到，因此不能直接用观测器的方法来进行时延补偿，因此引入了灰色预测策略，对随机时延先进行预测，得到估计值，然后再用观测器的方法来补偿，从而解决了控制器到执行器的随机时延无法补偿的问题。 最后，针对现在已经成为网络控制研究热点的工业以太网，进行了分析和研究，指出了工业以太网的发展前景及存在的问题。对于工业以太网存在的时延问题，由于时延较大，不便直接采用灰色预估策略，因此主要针对非周期小流量的环境下模型，就以往排队论方法的不足，提出了一些改进算法。