基于Internet网络诱导滞后的扳手劲竞赛控制系统研究

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在传统控制系统中引入Internet,将Internet作为数据传输介质,是基于现场总线的控制方式在控制理念上的延伸和发展,是目前自动控制理论研究的重点,是今后控制技术重要的发展方向。基于Internet的远程控制构筑了真正意义上的远程控制系统,逐步实现任何人在任何时间对位于任何地点的设备进行自动控制。该技术是自动控制理论与计算机及网络技术的融合、是一门交叉学科的应用技术。本文以网络技术在控制系统设计中的实际应用为出发点,探讨了网络控制系统设计思想,设计并开发了基于Internet扳手劲竞赛控制系统(Arm WrestlingContest Control System,AWCCS)实验平台,从理论上和实现方法上对基于Internet的远程控制进行了较系统的研究。本课题的研究是针对基于Internet的控制系统中存在着网络诱导产生的滞后问题展开。指出由Internet产生滞后时延,是导致被控系统不稳定主要原因,进一步分析了Internet网络产生时延滞后的原因和时延组成,并基于ICMP协议对网络时延进行测量,分析了时延的分布特征。既然网络诱导滞后是不可避免的,本文提出了采用补偿器的方法解决滞后导致的性能恶化问题,提高控制系统的动态响应性能。由于网络诱导时延是不确定的,随机的,决定了补偿器模型不能是一成不变,为了提高补偿精度,在补偿器的基础上提出了一个改进补偿方案——在线时延预测补偿,采用加权时延预测算法在线预测网络时延,该方法可以提高控制系统的整体性能。为了更进一步的验证和完善控制算法,本课题设计了一个实际的基于Internet网络的控制平台——基于Internet扳手劲竞赛控制系统实验平台。文章在给定的硬件系统基础上,通过理论推导和提炼,得出了系统的控制结构图,指出这一系统是一个典型的网络滞后系统,则在线补偿的方法适用于本控制系统。本文进一步给出了被控对象的数学模型和参数。本文通过TrueTime软件仿真平台,对处于网络环境的控制系统进行仿真,通过仿真得出补偿算法的有效性。
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