基于802.11协议通讯特性的无线网络控制系统的建模与控制

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javajava2010
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无线网络控制系统作为网络控制系统的一种延伸与发展,在继承了网络控制系统的结构网络化、节点智能化、控制现场化、功能分散化、系统开放化和产品集成化等优点的同时,还使控制系统具备了成本低廉性、节点移动性和灵活性、高拓展性以及组网和维护更加便利性等优点,被越来越多地应用于复杂的工业控制领域。但因其网络资源更加有限性和不确定性,使得通讯延时、数据包丢失、包出错等网络现象更为明显,为复杂控制系统的分析与设计提出了新的挑战。基于此,本文在802.11无线标准协议下,分析了系统的时延、数据包丢失等问题所具有的特点,在融合了系统控制与网络通信设计等设计思路的前提下,研究无线网络控制系统的系统模型构建、控制器设计方法与网络调度-控制协同策略设计等问题,具体工作如下:首先,针对同时具有网络诱导时延与丢包的无线网络控制系统,研究了系统的建模与控制问题。考虑到系统随机时延可能大于一个采样周期且常伴有连续丢包情况,结合基于事件驱动控制的思想建立了新的数学模型,并进一步给出了无线网络控制系统指数稳定的充分条件。其次,针对802.11无线网络多控制回路系统提出了一种基于变采样周期的控制策略。根据当前网络时延状况和采样值与期望值的偏差量建立综合函数动态调整子系统中各传感器对采样数据包的发送频率,从而在带宽时变情况下达到动态调整各控制回路相对采样周期的控制效果,提高整体系统的控制性能。而后根据主动丢包特性对系统的离散化模型进行了稳定性分析,得出了反馈控制器的设计方法。最后,针对802.11无线网络的多控制回路系统,应用反馈控制与网络调度思想提出了一种综合反馈调度策略。依据当前网络状况和采样值与期望值的偏差量建立综合函数来动态调整各子系统采样周期和传感器发送数据的优先级,从而提高系统整体的控制性能。
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