无线网络控制系统仿真研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaolch004
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随着通讯技术的发展,传统的点对点控制方式已经不能满足现代工业控制需求。控制系统逐渐往网络化发展,而无线网络控制系统又有灵活性高等优势,成为控制理论的研究热点。对于无线网络控制系统的研究,由于涉及网络协议,控制器,网络时延及丢包等多方面的因素,仅仅从理论角度研究是很困难的,而如果采取实验的方法,又涉及成本较高的问题。因此,对于无线网络控制系统的研究,利用仿真工具对其进行建模仿真研究是一种可行且实用的方法。而到目前为止,对无线网络控制系统性能的仿真研究比较少,而且不够全面。本文基于TrueTime建立了无线网络控制系统仿真模型,全面系统的从两个角度对其进行了仿真研究:(1)从通讯理论出发了解网络本身,以达到减小网络时延及丢包对系统影响的目的。基于TrueTime仿真工具箱建立无线网络控制系统仿真系统,通过改变网络本身的属性,研究时延、干扰、采样周期、数据传输速率、调度策略和节点间距离对无线网络控制系统性能的影响。仿真结果表明:网络时延越大,网络控制性能越差;随着干扰增大,系统的控制性能越来越差;采样周期过大或过小,都会使系统控制性能变差,因此在实际应用中要选取合适的采样周期;理论上,数据传输速率越大,系统的控制性能越好;不同调度策略对无线网络的控制性能影响不同,实际应用中应选择合适的调度策略;随着节点间距离增大,系统控制性能越来越差。(2)从控制理论出发,以确定的网络结构为研究对象,设计更优的控制器来达到减小网络时延及丢包对系统影响的目的。针对时延问题,提出用模糊免疫结合一种改进Smith补偿的方法对无线网络控制系统进行控制,设计了模糊免疫PID控制器和改进型的Smith预估补偿结构,并对系统进行了仿真研究。仿真结果表明:被控对象端改进型Smith预估结合模糊免疫PID控制策略对无线网络控制系统是有效的,而且可以对整个系统进行优化,降低时延的随机性对无线网络控制系统的影响,表现出很好的控制效果。
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