【摘 要】
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随着工业自动化技术的不断发展,网络化运动控制系统(NMCS,Networked Motion Control System)在工业生产中的应用越来越广泛。采用先进的网络调度策略是提高网络化运动控制系统控制性能的一个重要手段。虽然目前关于网络调度的研究已经取得了很多的成果,但对于复杂的网络化运动控制系统,不断探索研究先进的网络调度策略仍然具有重要的理论意义和良好的应用前景。本文针对多回路网络化运动控
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随着工业自动化技术的不断发展,网络化运动控制系统(NMCS,Networked Motion Control System)在工业生产中的应用越来越广泛。采用先进的网络调度策略是提高网络化运动控制系统控制性能的一个重要手段。虽然目前关于网络调度的研究已经取得了很多的成果,但对于复杂的网络化运动控制系统,不断探索研究先进的网络调度策略仍然具有重要的理论意义和良好的应用前景。本文针对多回路网络化运动控制系统,研究基于反馈的动态调度策略以及多种混合调度策略,提高网络化运动控制系统的控制性能。主要研究工作如下:通过查阅国内外文献资料,对网络化运动控制系统的控制算法、网络调度策略,以及控制与调度的协同设计方法的研究现状进行了综述和分析。网络化运动控制系统及网络调度基本问题研究。分析了网络化运动控制系统原理,讨论了控制性能影响因素和性能评价指标,并选择绝对误差积分(IAE,Integral Absolute of Error)作为网络化运动控制系统的控制性能评价指标。分析了固定优先级调度、单调速率、截止单调、最早截止期优先等静态、动态调度策略对网络化运动控制系统控制性能的影响。搭建了多回路NMCS典型调度策略研究的仿真平台,验证了动态调度策略可使复杂的网络化运动控制系统具有更好的控制性能,为进一步研究实时反馈的动态调度策略、提出混合调度策略奠定研究基础。基于实时反馈的动态调度策略的研究。研究了几种反馈动态网络调度策略,包括:最大误差优先调度策略;输出误差阈值调度策略;应用模糊控制技术的模糊误差调度策略;引入网络时延输入的模糊误差时延调度策略。设计了以上四种实时反馈动态调度策略的调度器,完成不同调度策略的多回路网络化运动控制系统仿真建模及仿真实验研究。网络化运动控制系统混合调度策略的研究。阐述了混合调度策略的概念及分类;提出以节点重要性等级、误差阈值、时延阈值作为分级条件的三种类型混合调度策略;进行了混合调度器的设计,完成了网络化运动控制系统采用不同混合调度策略的仿真实验及分析。仿真结果表明,采用考虑网络时延的模糊时延阈值混合调度策略可以使控制系统的IAE指标更好、系统控制性能更优。搭建了三电机网络化运动控制系统实验平台,针对该实验平台提出了控制系统网络调度策略应用程序设计方案,并给出了部分应用程序的设计。
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