控制工程文獻(xiàn)綜述網(wǎng)絡(luò)控制班級：工機3班學(xué)號：20107049姓名：謝驥2012年12月網(wǎng)絡(luò)控制文獻(xiàn)綜述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特征是通過一系列的通信信道構(gòu)成一個或多個控制閉環(huán)，同時具備信號處理、優(yōu)化決策和控制操作的功能，控制器可以分散在網(wǎng)絡(luò)中的不同地點。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計主要是針對對象物理設(shè)備，而不是網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性．因此，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定序列的長度問題是次要。但即便如此，網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中仍是相當(dāng)重要的，例如在設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時，控制的約束必須適應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制。從傳送控制信號的角度看，一個網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬，同時又為單位時間內(nèi)所傳送有意義的數(shù)據(jù)量的最大值，排除幀頭、填充位等等。這和更傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬定義相比較，顯然它側(cè)重于單位時間內(nèi)傳送的原始字節(jié)的數(shù)量。影響網(wǎng)絡(luò)帶寬應(yīng)用和實施的4個主要因素是：不同設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息的采樣頻率不同，要求同步操作的元件數(shù)不同，表示信息的數(shù)據(jù)或消息的大小不同，以及控制信息傳輸?shù)臋C器自動控制MAC的子層協(xié)議不同。出此，為了滿足網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的時間限制和保證其性能，必須分析網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖顑?yōu)算法和設(shè)備連接控制的設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的思想就是應(yīng)用—系列通信網(wǎng)絡(luò)去交換分布系統(tǒng)中不同的物理元件之間的系統(tǒng)信息與控制信號。標(biāo)準(zhǔn)的串行通信適合構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、如菊花鏈H5—232標(biāo)7k、多點R5485標(biāo)PS、以太網(wǎng)、IEEE802.11無線通信標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在已開發(fā)應(yīng)用的專用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有工業(yè)自動化應(yīng)用系統(tǒng)的控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議，具有載波多路偵u6/沖突檢測(C5MD/CO)的以太網(wǎng)協(xié)議和現(xiàn)場總線協(xié)議等等。飛行器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)作為一種新型的控制系統(tǒng),以其優(yōu)秀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較好地滿足了現(xiàn)代飛行器智能性和自主性的要求,代表了飛行器控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。論文針對NCS的共性問題和飛行器應(yīng)用的特有問題,對飛行器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FV-NCS)進(jìn)行了深入的研究。首先,選擇了適用于飛行器系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)。通過對1553B總線、CAN總線和工業(yè)以太網(wǎng)的分析和對比,最終選擇CAN總線來組建FV-NCS。通過對CAN總線在飛行器系統(tǒng)的應(yīng)用實例進(jìn)行分析,證明了飛行器應(yīng)用CAN總線是可行的。通過仿真實驗和理論分析,研究了CAN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(CAN-NCS)的時延特性。討論了NCS時延的兩種組成分析方法,并揭示了兩者的關(guān)系;利用數(shù)字仿真工具TrueTime對NCS進(jìn)行仿真,探討了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等因素對消息時延的影響;針對CAN-NCS,運用實時系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度方法,給出了CAN總線最差情況消息等待時間的連續(xù)和離散調(diào)度公式,確定了CAN總線數(shù)據(jù)幀的最長傳輸時間計算公式,總結(jié)了CAN-NCS時延的一般特性:利用TTCAN改進(jìn)了CAN-NCS時延的實時性,并分析了TTCAN飛行器應(yīng)用的可行性。通過輸出響應(yīng)和閉環(huán)帶寬,研究了CAN-NCS時延對飛行器控制系統(tǒng)的影響。研究表明,CAN-NCS時延基本不影響飛行器的質(zhì)心運動和姿態(tài)運動,但對帶寬較高的伺服機構(gòu)將產(chǎn)生明顯影響。論文以直流伺服電機作為這類時延敏感對象的代表,開展后續(xù)控制器的研究,確保復(fù)雜、多回路的FV-NCS的整體性能。對短時延NCS,針對四種不同情況,建立了形式統(tǒng)一的廣義被控對象模型和包括控制器在內(nèi)的閉環(huán)系統(tǒng)模型,為采用通用方法分析、設(shè)計NCS奠定了基礎(chǔ)。研究了FV-NCS的自適應(yīng)控制。設(shè)計了誤差積分型LQG控制器作為基本控制器,解決了標(biāo)準(zhǔn)LQG控制器無法跟蹤給定輸入的問題;利用TrueTime對基本控制器控制的直流伺服電機NCS進(jìn)行了仿真實現(xiàn),研究了采樣周期和網(wǎng)絡(luò)時延對系統(tǒng)性能的影響;對固定的網(wǎng)絡(luò)時延,利用狀態(tài)增廣法,設(shè)計了參數(shù)固定的LQG控制器;對時變的網(wǎng)絡(luò)時延,設(shè)計了參數(shù)自適應(yīng)LQG控制器,提出了合理增大控制器參數(shù)的更新周期、自動切換控制策略等方法,較好地解決了系統(tǒng)響應(yīng)嚴(yán)重振蕩問題;對傳感器數(shù)據(jù)丟包和時變的網(wǎng)絡(luò)時延,通過引入事件/時間混合驅(qū)動方式和丟包處理算法,設(shè)計了帶數(shù)據(jù)丟包處理的參數(shù)自適應(yīng)LQG控制器。利用TrueTime對上述三種控制器進(jìn)行了仿真實驗,實驗結(jié)果表明,對各自針對的情形,三種控制器均獲得了很好的控制效果。研究了FV-NCS的魯棒控制。針對一般的系統(tǒng)矩陣,建立了統(tǒng)一的CAN-NCS魯棒控制模型,提出了一種不確定矩陣界值的實用計算方法,滿足了魯棒控制模型對不確定矩陣的要求;對直接狀態(tài)反饋,推導(dǎo)了NCS魯棒穩(wěn)定和H_∞控制的充分條件,通過適當(dāng)變換,獲得了線性矩陣不等式(LMI)形式的約束;對帶觀測器狀態(tài)反饋,針對參數(shù)矩陣中包含矩陣變量的問題,提出了矩陣變量逆陣的近似線性化方法,確定了NCS魯棒穩(wěn)定和H_∞控制的LMI求解算法;針對直流伺服電機NCS,利用MATLAB的LMI工具箱獲得了各可行解,并在TrueTime下進(jìn)行了仿真實驗,實驗結(jié)果表明,魯棒穩(wěn)定的可行解確保了閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定,H_∞控制的可行解在確保閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,對外部干擾具有較好的抑制作用。研究了FV-NCS的增益調(diào)度控制。探討了對原控制器進(jìn)行輸出增益調(diào)度的一般方法;以誤差積分型LQR控制器為原控制器,研究了固定網(wǎng)絡(luò)時延的增益調(diào)度方法,提出了多級尋優(yōu)策略,實現(xiàn)了最優(yōu)增益的快速確定,改進(jìn)了代價函數(shù),解決了以誤差平方和為代價函數(shù)時,最優(yōu)增益的系統(tǒng)性能并非最優(yōu)的問題;通過在線估計網(wǎng)絡(luò)時延和動態(tài)調(diào)度增益系數(shù),實現(xiàn)了時變網(wǎng)絡(luò)時延的增益調(diào)度控制;利用TrueTime進(jìn)行了仿真實驗,實驗結(jié)果表明,與原控制器相比,增益調(diào)度控制的系統(tǒng)性能有明顯改善,可以使原控制器以盡可能小的代價較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)和知識迅速崛起的信息時代,人類已經(jīng)不再滿足于一個簡單的居住空間,對居住環(huán)境的要求越來越高。智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是將家庭中家電組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)程控制,同時保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與統(tǒng)一。但是,目前家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一,許多技術(shù)問題有待進(jìn)一步解決,因此該目標(biāo)的實現(xiàn)還需要技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展。本論文所設(shè)計的家庭網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)包括電話遠(yuǎn)程控制與報警裝置,智能控制器,PC機以及一些智能控制模塊。同時本系統(tǒng)集成了家庭安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)、樓宇可視對講等諸多子系統(tǒng)。整個系統(tǒng)功能強大,可擴(kuò)充性好,系統(tǒng)集成度高,布線卻變得相對簡單。智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的硬件主要由上位機、管理機、門口機以及室內(nèi)機四個部分構(gòu)成。上位機與管理機通過串口相連;管理機與所有的門口機通過CAN總線相連;一個單元內(nèi)所有的用戶機和該單元門口機通過CAN總線相連。上位機同時與小區(qū)服務(wù)器相連,網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在用戶室內(nèi)接收到電話線上傳來的控制信號,控制家用電器進(jìn)行相應(yīng)的操作。同時將家電的操作信息及家電的工作狀態(tài)信息通過門口機、管理機傳入網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的上位機。上位機保存家電的工作狀態(tài),并將工作狀態(tài)存入小區(qū)服務(wù)器,實現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶可以通過小區(qū)服務(wù)器瀏覽家庭電器的工作情況。本論文討論了基于RS-232和兩級CAN總線的智能小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,重點討論了網(wǎng)絡(luò)核心控制節(jié)點遠(yuǎn)程控制與報警裝置的硬件電路設(shè)計、抗干擾設(shè)計等。該系統(tǒng)的用戶機并沒有對電話進(jìn)行任何改造,并不影響電話正常的呼入呼出,實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制家用電器,或當(dāng)控制器檢測到報警求援等緊急情況用戶機可實現(xiàn)自動撥號遠(yuǎn)程報警的功能。完成了上位機智能小區(qū)管理軟件的開發(fā)工作。該軟件配合管理機、門口機和用戶機完成了網(wǎng)絡(luò)控制信息傳遞的功能,同時上位機擔(dān)負(fù)著將家電控制狀態(tài)的信息傳遞到小區(qū)服務(wù)器的任務(wù)。上位機還實現(xiàn)了對門禁系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)以及家庭安防系統(tǒng)的管理功能。該軟件使用VISUALC++6.0編制,在WINDOWS98/2000環(huán)境下編譯通過。完成了在小區(qū)服務(wù)器上遠(yuǎn)程查詢軟件的設(shè)計,服務(wù)器軟件使用ASP.NET設(shè)計,數(shù)據(jù)庫為MiscrosoftSqlServer數(shù)據(jù)庫。倒立擺網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究倒立擺系統(tǒng)是一個典型的多變量、非線性、強耦合的自然不穩(wěn)定系統(tǒng)。最近幾年一直是控制領(lǐng)域研究的熱點。對倒立擺系統(tǒng)地研究不僅具有很重要的理論意義,而且在研究雙足機器人直立行走,火箭發(fā)射過程的姿態(tài)調(diào)整和直升機飛行控制等領(lǐng)域中也有指導(dǎo)性的現(xiàn)實意義。本文針對倒立擺的穩(wěn)定控制策略和基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了魯棒控制策略,并且構(gòu)建了倒立擺網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)。主要研究工作如下:1)論述了H_∞控制理論。建立了一,二級倒立擺考慮擾動因素的數(shù)學(xué)模型。針對一級倒立擺的參數(shù)攝動及干擾,設(shè)計了H_∞狀態(tài)反饋最優(yōu)控制器,并在一級倒立擺實驗裝置上進(jìn)行控制。實驗結(jié)果表明:用H_∞狀態(tài)反饋最優(yōu)控制器控制的一級倒立擺系統(tǒng),具有較好的魯棒穩(wěn)定性和抗干擾性。2)采用基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù),用C#語言開發(fā)了基于B/S結(jié)構(gòu)倒立擺網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)。論文詳細(xì)論述了倒立擺網(wǎng)絡(luò)實驗管理系統(tǒng)軟件實現(xiàn)方案,包括本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架、程序流程及功能。并對該系統(tǒng)進(jìn)行了測試。結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制實驗室倒立擺運行的目的。電鍋爐水溫網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究過程控制是自動化專業(yè)的一個重要專業(yè)方向，實踐性很強，針對工業(yè)過程控制中多變量耦合系統(tǒng)，開發(fā)過程控制系統(tǒng)實驗裝置是提高過程控制實驗教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的迫切需要。本文介紹了自行研制的電鍋爐水溫控制系統(tǒng)，研究了多變量控制過程中控制技術(shù)和解耦算法分析的網(wǎng)絡(luò)控制實現(xiàn)方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是20世紀(jì)80年代以來，由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究所取得的突破性進(jìn)展，與控制理論相結(jié)合，而發(fā)展起來的自動控制領(lǐng)域的前沿學(xué)科之一。它已成為智能控制的一個新的分支，為解決復(fù)雜的非線性、不確定、不確知系統(tǒng)的控制問題開辟了新的途徑。溫度是流程工業(yè)中極為常見的熱工參數(shù)，對其的控制也是過程控制的一個重點。由于加熱機理、加熱裝置特殊結(jié)構(gòu)等具體原因，使得過程對象經(jīng)常具有大時滯、大慣性、非線性、時變性及其他不穩(wěn)定特性，為此，本文以過程控制系統(tǒng)中的溫度為對象，進(jìn)行多變量耦合系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制。本文針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)被控實驗裝置的特點，以鍋爐水溫控制系統(tǒng)實驗裝置為被控對象，首先探討了國內(nèi)外多變量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制研究現(xiàn)狀，采用階躍響應(yīng)實驗分析了控制系統(tǒng)的耦合特性并建立數(shù)學(xué)模型，闡述了PID對角矩陣解耦控制算法在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及其若干改進(jìn)學(xué)習(xí)方法后，提出了融解耦器和控制器于一體的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量PID解耦控制器，在多變量溫度解耦控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究，深入探討了解耦控制器的特性和具體的設(shè)計思想。實時控制結(jié)果表明，通過上述解耦方法在一定程度上解決了傳統(tǒng)PID控制器不易進(jìn)行在線實時參數(shù)整定等方面的缺陷，充分發(fā)揮PID控制的優(yōu)點，又由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力、并行處理能力和魯棒性，使得采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)具有更強的適應(yīng)性和魯棒性，有效的解決了電鍋爐多變量溫度系統(tǒng)的耦合，證實了該方法的可行性與有效性。動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究隨著我國鐵路運輸事業(yè)的飛速發(fā)展和列車運行速度的持續(xù)提高，現(xiàn)在列車正朝著高速化、自動化、舒適化的方向發(fā)展，與傳統(tǒng)列車相比，越來越多的信息(諸如控制、狀態(tài)、故障診斷、旅客服務(wù)等信息)由此而產(chǎn)生，并且需要在車輛內(nèi)部及列車和地面控制系統(tǒng)之間不斷的傳輸。因此，如何將這些大量的信息安全、快速、準(zhǔn)確、可靠的在列車上傳輸，已經(jīng)成為高速列車的關(guān)鍵技術(shù)之一。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集列車控制、故障診斷、旅客信息等系統(tǒng)為一體，以車載計算機為主要技術(shù)于段，將這些系統(tǒng)產(chǎn)生的大量信息安全、快速、準(zhǔn)確的在車輛間傳輸，以列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為核心來實現(xiàn)列車的控制是現(xiàn)代列車最先進(jìn)的控制方式。本課題以高速動車組為依托，對列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在動車組上的應(yīng)用及主要性能進(jìn)行了研究。首先分析了列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議，然后詳細(xì)闡述了列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中主要部件的結(jié)構(gòu)、特性及工作原理。最后根據(jù)高速動車組的設(shè)計理論，介紹了動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的冗余設(shè)計、故障診斷及對策。本論文針對動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的技術(shù)引進(jìn)，結(jié)合國內(nèi)外的實際應(yīng)用經(jīng)驗，提出了以網(wǎng)絡(luò)控制為核心的動車組控制和監(jiān)控方案。該研究將會給列車的控制技術(shù)發(fā)展提供一些借鑒，為列車安全、高速、舒適的運行提供行之有效的保障，具有重要的應(yīng)用價值。多廳影院網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究多功能多廳影院網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)早在70年代初，在國外較發(fā)達(dá)國家就已普及使用。但在我國的影院內(nèi)還大多采用放映員人工操作，分別啟動和控制各個系統(tǒng)。隨著電影事業(yè)的飛速發(fā)展，高檔次的多廳影院需要自動化程度高的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)具有兩種技術(shù)上的含義，一是傳統(tǒng)意義上的自動化，二是采用以現(xiàn)場總線技術(shù)為主干的新的技術(shù)和功能，使影院走進(jìn)現(xiàn)代，就一定要利用最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。本設(shè)計方案以現(xiàn)場總線為通訊主干，采用了微處理器進(jìn)行控制，其中的自動化系統(tǒng)是將放映機(包括啟動放映機、換機、切換鏡頭、關(guān)機等動作)、影廳照明、銀幕系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)等整合在一起，全部編程自動運行。這一自動化系統(tǒng)能夠保證影院整體放映系統(tǒng)步調(diào)一致，精密地完成多廳的整個放映工藝流程，可以減少人力成本和人為操作錯誤。本系統(tǒng)還在控制室內(nèi)放置中心計算機，機器內(nèi)安裝影院控制系統(tǒng)管理程序，通過此軟件可以對整個影廳的放映情況進(jìn)行監(jiān)控。本文主要介紹了影院網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的重要組成部分：FK180影院網(wǎng)絡(luò)控制器、CAN總線轉(zhuǎn)換器和調(diào)光器的設(shè)計思想，給出了詳細(xì)的硬件結(jié)構(gòu)原理圖和軟件程序流程圖，以及采用VisualBasic6.0軟件編制影院控制系統(tǒng)管理程序的過程，最后介紹了影院網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)各項功能的調(diào)試與運行情況。目前本系統(tǒng)的硬件與軟件都已完成，整機調(diào)試已通過，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。數(shù)控車床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究針對我國企業(yè)目前使用的數(shù)控設(shè)備由于數(shù)控系統(tǒng)品牌較雜,型號較多,檔次差別大,機床聯(lián)網(wǎng)困難的實際情況,本課題提出應(yīng)用PLC和RS232接口相結(jié)合,實現(xiàn)數(shù)控車床網(wǎng)絡(luò)控制的方案.該方案通過上位監(jiān)控PLC和機床PLC的聯(lián)合控制來完成:1)數(shù)控設(shè)備工作時間的管理,即對每班次機床的運行時間進(jìn)行控制,當(dāng)預(yù)定時間到達(dá)時,系統(tǒng)自動鎖定機床;2)監(jiān)控PLC檢測機床輸入信號變化,累計計算機床有效加工時間,在觸摸屏上顯示當(dāng)前機床運行狀態(tài)(如:機床報警,機床處于加工狀態(tài),機床處于非加工狀態(tài)等)和數(shù)控機床的加工狀況(如:有效加工時間,當(dāng)前班次零件加工數(shù)量等);3)按照機床維護(hù)保養(yǎng)要求,由管理員控制鎖定數(shù)控機床,強制要求操作人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng);4)通過PLC和RS232接口,現(xiàn)場計算機可以向指定的數(shù)控機床發(fā)送和接收零件加工程序,并通過所開發(fā)的適合在車間工段使用的管理軟件,對車間內(nèi)的加工程序進(jìn)行集中管理、對工段的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行分配和加工任務(wù)單打印、對刀片的領(lǐng)取進(jìn)行管理統(tǒng)計以及機床維護(hù)保養(yǎng)管理等.溫室環(huán)境網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的開發(fā)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NetworkedControlSystems，簡稱NCS)是將網(wǎng)絡(luò)引入控制系統(tǒng)的產(chǎn)物，是控制系統(tǒng)的更高發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析和研究已成為控制理論與應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點之一。本文以溫室環(huán)境作為背景，將網(wǎng)絡(luò)控制和ICAN總線技術(shù)引入到溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中，設(shè)計了溫室環(huán)境網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。整個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由三部分組成：智能節(jié)點、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和網(wǎng)絡(luò)控制器。智能節(jié)點完成對溫室環(huán)境參數(shù)的采集和監(jiān)測，并通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；協(xié)議轉(zhuǎn)換器用來連接智能節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)控制器，實現(xiàn)不同總線之間的透明通信；網(wǎng)絡(luò)控制器一方面完成和智能節(jié)點之間的通信，另一方面可以作為遠(yuǎn)程訪問溫室環(huán)境的平臺。本文在內(nèi)容上，首先引入網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的概念，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計，并將系統(tǒng)分為三個部分。然后具體介紹每個部分的設(shè)計方法，重點介紹了軟件和硬件如何實現(xiàn)，同時對CAN總線技術(shù)、不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換、動態(tài)網(wǎng)頁的實現(xiàn)等做了比較詳細(xì)的說明。最后進(jìn)行了每個部分的調(diào)試和整個系統(tǒng)的調(diào)試。調(diào)試的結(jié)果表明，整個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能很好的運行丁溫室環(huán)境中，穩(wěn)定可靠，價格低廉，還具有很好的移植性，對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究有一定的參考價值。車輛自動變速器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制該文論述了車輛自動變速器中離合器的控制策略問題,闡述了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的基本原理和BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法,并給出了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來控制離合器的控制方案.該文以DSP(TMS320C31)為核心,研制出了用來實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的三角件電路板,并采用雙口RAM作為通信手段來和車防重點實驗室的80C196(負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、執(zhí)行機構(gòu)的控制)互相交換數(shù)據(jù).DSP模塊和80C196模塊一起構(gòu)成一個完整的控制系統(tǒng).硬件電路板通過仿真器和該文設(shè)計的電路板測試軟件來調(diào)試,調(diào)試結(jié)果表明硬件電路板工作正常.為了從大量的數(shù)據(jù)文件中獲取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)樣本,該文設(shè)計了一個數(shù)據(jù)提取軟件.應(yīng)用程序根據(jù)用戶選取的信號類型把它們從源數(shù)據(jù)文件中提取出來,并做有關(guān)處理.汽車CAN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計研究隨著現(xiàn)代汽車的快速發(fā)展，汽車電子設(shè)備不斷增加，傳統(tǒng)的點對點布線已遠(yuǎn)不能滿足汽車愈加復(fù)雜的控制系統(tǒng)。本課題充分利用現(xiàn)代電子、計算機、傳感測控等方面的技術(shù)成果，為解決汽車布線煩雜，系統(tǒng)可靠性低，故障維修難度大的問題，而研發(fā)基于CAN總線的汽車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。CAN總線在汽車上的廣泛應(yīng)用將使汽車的實時性、穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性都上升到新的高度，按汽車局域網(wǎng)發(fā)展趨勢，以CAN為代表的C類網(wǎng)將逐步普及并占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)汽車電子系統(tǒng)的特點，在深入研究CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，完成汽車在行駛過程中各模擬信號、數(shù)字信號和開關(guān)信號的采集與處理，完成油量、水溫、轉(zhuǎn)速、車速等的顯示及超限報警，以及車燈的狀態(tài)控制等。并設(shè)計一個CAN網(wǎng)橋，以便實現(xiàn)發(fā)動機高速CAN和車身低速CAN兩種不同通信速率總線的數(shù)據(jù)通訊。采用自行設(shè)計的RS232-CAN適配卡把傳感器信號采集到PC機上，同時由PC機向總線發(fā)控制信號，成功控制相應(yīng)節(jié)點后反饋一個信號給監(jiān)控軟件，實現(xiàn)CAN節(jié)點與PC機間的通信。在PC機上，通過采用VB設(shè)計的系統(tǒng)測試軟件對汽車CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，并對CAN通訊進(jìn)行測試，一方面可以監(jiān)控系統(tǒng)運行情況，另一方面也可以進(jìn)行故障分析。CAN的技術(shù)規(guī)范只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，本文針對汽車CAN網(wǎng)絡(luò)通訊制定了一個簡單有效的應(yīng)用層協(xié)議，采用29位標(biāo)識符的擴(kuò)展模式，定義了2個字節(jié)的標(biāo)識符ID和1個字節(jié)的數(shù)據(jù)域編碼，具體制定時每個功能插件的資源都留有一定的裕度，以備將來擴(kuò)展所需。系統(tǒng)只需兩根信號線就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，使線束大大簡化，可靠性得到提高，有效節(jié)約了線束安裝空間和系統(tǒng)成本。用戶能夠根據(jù)實際需要選擇相應(yīng)的功能，針對汽車的具體情況動態(tài)增刪節(jié)點而不用對硬件作任何變動，減少了二次開發(fā)成本。經(jīng)試驗調(diào)試表明，在滿足CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的情況下，報文的接收和發(fā)送未見異常，滿足了發(fā)動機的高速和實時性要求以及車身的普通實時性通訊要求。無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)傳輸模型研究目前,無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用變得越來越廣泛,這主要是由于無線網(wǎng)絡(luò)具有許多優(yōu)點,如:應(yīng)用方便、組網(wǎng)和維護(hù)便利、容易拓展等。無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為許多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的首選形式,尤其是當(dāng)應(yīng)用對象是運動的或是所處的環(huán)境無法用有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接時,無線網(wǎng)絡(luò)起著不可替代的作用。無線網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中的適用性引起了國內(nèi)外研究工作者的極大關(guān)注。目前,無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(WirelessNetworkControlSystem,WlNCS)已經(jīng)成為控制界的一個熱門話題。但是無線網(wǎng)絡(luò)也存在著一些自身的局限性,如具有隨機的延時和數(shù)據(jù)丟包,通信中斷,時變的信道增益和干擾,帶寬相對較小,誤碼率較高等問題。無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究重點之一是分析現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能,設(shè)計出較好的控制器,這就需要充分考慮無線通信信道的特性。目前應(yīng)用于控制系統(tǒng)方面的網(wǎng)絡(luò)主要是有線的或者是非移動的,很少涉及到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的移動、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化以及由于節(jié)點的能源耗盡而造成的節(jié)點隨機死亡帶來的種種困難。本文做的主要工作和取得的成果如下:1.利用網(wǎng)絡(luò)仿真工具箱TrueTime構(gòu)建了一個基于AODV(AdHocOn-DemandDistanceVectorRouting)路由協(xié)議的移動無線網(wǎng)絡(luò)的仿真模型,實現(xiàn)兩個節(jié)點的通信。2.通過仿真,研究了不同的節(jié)點移動速率及節(jié)點發(fā)包率對網(wǎng)絡(luò)延時和數(shù)據(jù)丟包等主要網(wǎng)絡(luò)特性的影響。3.通過對AODV路由協(xié)議和仿真無線網(wǎng)絡(luò)通信過程的分析,提出利用排隊論中有服務(wù)臺出現(xiàn)故障的帶休假排隊模型來描述該無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通信過程,并建立了網(wǎng)絡(luò)延時的數(shù)學(xué)模型。4.通過已建立的無線網(wǎng)絡(luò)仿真模型對建立的網(wǎng)絡(luò)延時數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗證,實驗數(shù)據(jù)證明了本文建立的無線網(wǎng)絡(luò)延時數(shù)學(xué)模型的有效性。煤礦井下PLC道岔網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)近年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,讓工業(yè)自動化領(lǐng)域內(nèi)不斷推陳出新。但是對于我國的煤炭行業(yè),相關(guān)領(lǐng)域仍然進(jìn)步甚微,甚至于近乎停滯不前。市場上針對煤礦行業(yè)的相關(guān)工業(yè)自動化產(chǎn)品很少。尤其是在很多地底的煤礦作業(yè)環(huán)境下,操作機械和方式都是非常傳統(tǒng)的人工操作,缺乏網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的調(diào)度控制,人為操作為整個生產(chǎn)運輸帶來極大的危險性,極大地降低了生產(chǎn)效率。本課題是結(jié)合了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,以項目組的橫向項目“本質(zhì)安全型礦井?dāng)?shù)字化提升運輸系統(tǒng)”的子項目“井下車輛網(wǎng)絡(luò)道岔控制系統(tǒng)”為具體的研究背景,設(shè)計了一套礦用防爆網(wǎng)絡(luò)道岔控制系統(tǒng)。由上位機通過以太環(huán)網(wǎng)接入PLC子網(wǎng),控制礦用道岔,實現(xiàn)扳道系統(tǒng)的數(shù)字化、電氣化和網(wǎng)絡(luò)化的改造。本文從系統(tǒng)的總體方案設(shè)計、通信原理和具體的兩個子系統(tǒng)的設(shè)計來介紹。在通信原理上全面比較了兩種通信協(xié)議TCP/IP和UDP/IP協(xié)議的優(yōu)缺點,同時利用環(huán)網(wǎng)的多重拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)系統(tǒng)的冗余性設(shè)計,然后根據(jù)系統(tǒng)工作環(huán)境的特殊性介紹了系統(tǒng)防爆性的研究。在整個系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)部分,通過C#和組態(tài)王兩種實現(xiàn)方式來完成系統(tǒng)的搭建和擴(kuò)展,為項目的具體實施提供了多種可供參考的方案。在PLC子網(wǎng)中,著重考慮系統(tǒng)的實用性,鋪設(shè)以主-從站形式的網(wǎng)絡(luò)模式,覆蓋井下某些光纖無法覆蓋的盲點,完善了整個系統(tǒng)。最后針對整個系統(tǒng)的設(shè)計工作進(jìn)行了總結(jié)。船舶操縱運動模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究該文對船舶操縱運動控制中的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和遺傳算法進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,致力于研究采用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的無模型自學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制系統(tǒng).該文根據(jù)船舶操縱運動控制的特點,構(gòu)造了船舶航向模糊控制器的輸入輸出語言變量值的隸屬函數(shù)、控制規(guī)則,設(shè)計了一個模糊控制器.針對基本模糊控制器的不足,提出一種帶模糊PI控制的參數(shù)自調(diào)整的雙級模糊控制器,應(yīng)用于船舶航向控制系統(tǒng)時,系統(tǒng)的抗擾性和響應(yīng)速度方面均獲得滿意效果.通過建立模糊控制器的描述函數(shù),分析得出船舶航向模糊控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的結(jié)論.針對模糊邏輯系統(tǒng)有很強的知識表達(dá)能力和邏輯推理能力,但自學(xué)習(xí)能力比較差,而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自學(xué)習(xí)和函數(shù)逼近方面又具有獨特的優(yōu)越性,將兩者結(jié)合,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)模糊邏輯系統(tǒng),構(gòu)造了一個基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的船舶航向自學(xué)習(xí)型自適應(yīng)控制系統(tǒng),提出用改進(jìn)的遺傳算法代替神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的BP算法實現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí),綜合船舶向控制性能和節(jié)能要求,建立了系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù).為船舶操縱運動模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ).最后該文從工程實現(xiàn)的角度出發(fā),提出了一種船舶航向和航跡智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案,指出在船舶航向和航跡智能控制系統(tǒng)中必須增加一個專家決策機構(gòu),以便實時決策系統(tǒng)的控制策略與手段.同時提出了系統(tǒng)實現(xiàn)的總體方案,該方案對實際工程應(yīng)用具有指導(dǎo)意義.大型舞臺燈光網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施大型演出是近年來國內(nèi)演出市場上逐漸形成的一種文藝活動形式。作為演出活動中的一個重要藝術(shù)組成部分，舞臺燈光在舞臺上配合表演的進(jìn)行，以其獨特的手段實現(xiàn)模擬自然、創(chuàng)造意境、表達(dá)情感、切割舞臺空間等藝術(shù)效果。而這些藝術(shù)效果通常是以光的明暗(亮度)、光的色彩、光的投射方向和光束效果等表現(xiàn)手段及其動態(tài)組合來體現(xiàn)的。所有這些光的效果都必須使用燈光控制系統(tǒng)對燈具實施良好的總體設(shè)計，通過亮度控制、色彩變換、光束運動等整體化的網(wǎng)絡(luò)控制才能實現(xiàn)。《大型舞臺燈光網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)》是利用各種燈光設(shè)備，結(jié)合計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計、開發(fā)的舞臺燈光網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，借鑒了近十年在歐美和亞太地區(qū)國際級劇院與大型演出的成功經(jīng)驗，統(tǒng)一應(yīng)用了風(fēng)靡全球的ShowNET/DMX網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了網(wǎng)內(nèi)資源共享、多點直控、監(jiān)控與遙控，主控制臺與副控制臺既可以獨立控制又可實時跟蹤備份，具有優(yōu)良的系統(tǒng)可靠性和實用性。本系統(tǒng)基于對現(xiàn)代燈光控制新理念和演播廳燈光應(yīng)用較深刻的理解，整體設(shè)計思路應(yīng)用范圍全面，構(gòu)思布局合理到位，充分響應(yīng)了現(xiàn)代化大型演出舞臺燈光建設(shè)的要求，在實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計可靠性、先進(jìn)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性前提下，控制靈活、操作方便、功能齊全，實現(xiàn)了舞臺燈光控制的網(wǎng)絡(luò)化管理，充分發(fā)揮舞臺燈光的魅力和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的先進(jìn)性，完成演出需要，使舞臺燈光滲透到演出的思想性與藝術(shù)性中，演出效果及舞臺形象(人與物)顯露光彩，產(chǎn)生出精神力量。本系統(tǒng)己在大型演出實踐中加以應(yīng)用，它必將對提高大型演出舞臺燈光網(wǎng)絡(luò)化控制的認(rèn)識產(chǎn)生一定的影響，對燈光科技、特技的交流，促進(jìn)舞臺藝術(shù)的提高，推動當(dāng)?shù)匚枧_燈光控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計水平和應(yīng)用水平都將產(chǎn)生積極的意義。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是隨著控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及計算機技術(shù)的發(fā)展逐漸發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它是通過控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)閉環(huán)控制回路的反饋控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)連線少、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活、易于系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)以及能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源共享等優(yōu)點。然而，由于通信網(wǎng)絡(luò)的介入，會產(chǎn)生一些新的問題，如網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延，數(shù)據(jù)包丟失，網(wǎng)絡(luò)調(diào)度等，都會使得控制系統(tǒng)的分析和綜合更為復(fù)雜。本文分別對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和研究。針對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延，本文分別對時延小于和大于一個采樣周期的系統(tǒng)進(jìn)行了分析，當(dāng)時延小于一個采樣周期時，建立離散模型，利用魯棒控制理論對不確定時延網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究，基于LMI，給出了系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定的條件，同時對控制器進(jìn)行了設(shè)計。當(dāng)時延大于一個采樣周期時，利用切換理論知識建立切換控制模型，并分析了系統(tǒng)穩(wěn)定性，得出了系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定的充分條件，并設(shè)計了切換控制率，通過數(shù)值仿真驗證結(jié)論的正確性。針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)包的丟失，