本文關(guān)鍵詞：基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時(shí)延問題的研究

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【摘要】：WiNCS(Wireless Networked Control System,無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng))是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)上的空間分布式控制系統(tǒng)。在WiNCS中,網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低系統(tǒng)的控制性能的重要問題之一。因此深入研究WiNCS的時(shí)延問題,并尋求降低時(shí)延影響的有效方法,對WiNCS的分析設(shè)計(jì)具有重要意義。論文建立帶有網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的WiNCS的數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上分析時(shí)延對系統(tǒng)性能的影響。然后分析基于傳統(tǒng)死區(qū)調(diào)度算法的時(shí)延優(yōu)化的工作原理,將模糊算法與死區(qū)調(diào)度算法結(jié)合設(shè)計(jì)出一種數(shù)據(jù)調(diào)度算法,其在滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)能保證系統(tǒng)控制性能,最后利用軟件仿真驗(yàn)證算法有效性。首先,根據(jù)系統(tǒng)的組成單元、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的無線傳輸協(xié)議建立帶有網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的WiNCS的數(shù)學(xué)模型,然后分析WiNCS中時(shí)延的組成及測量方法,對建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得到時(shí)延對系統(tǒng)性能指標(biāo)(主要包括超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間)的干擾程度。其次,將死區(qū)調(diào)度算法應(yīng)用到WiNCS中,通過設(shè)置傳輸死區(qū)實(shí)時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸量,達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延影響的目的。對死區(qū)調(diào)度算法的工作原理進(jìn)行分析,并基于數(shù)據(jù)傳輸流程和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對無線信道中信息傳輸?shù)幕具^程進(jìn)行分析,得到結(jié)論:在理論上死區(qū)調(diào)度算法確實(shí)可以減少網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生概率,降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,但同時(shí)造成系統(tǒng)控制性能和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的下降。隨后,針對常規(guī)死區(qū)調(diào)度算法導(dǎo)致的不能同時(shí)滿足系統(tǒng)控制性能和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量兩種指標(biāo)的問題,將死區(qū)調(diào)度算法與模糊算法結(jié)合,引入網(wǎng)絡(luò)擁塞度設(shè)計(jì)模糊死區(qū)調(diào)度算法,使得死區(qū)閾值能夠基于通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整。最后,采用TrueTime1.5工具箱作為仿真工具,選取移動(dòng)機(jī)器人為被控對象,以無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多回路軌跡跟蹤為仿真系統(tǒng),建立基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的WiNCS仿真模型。仿真結(jié)果顯示:模糊死區(qū)調(diào)度算法能在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,同時(shí)系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制,滿足系統(tǒng)控制性能指標(biāo)要求。
【關(guān)鍵詞】：無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 時(shí)延 傳輸死區(qū) 模糊算法
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 選題背景及研究意義9-10
• 1.2 WiNCS時(shí)延問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 WiNCS時(shí)延優(yōu)化算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 死區(qū)調(diào)度算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 2 無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時(shí)延問題分析16-28
• 2.1 無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)16-21
• 2.1.1 系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議17-19
• 2.1.3 數(shù)據(jù)的無線傳輸19-21
• 2.2 時(shí)延的組成及測量方法21-22
• 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的特點(diǎn)和成分21-22
• 2.2.2 時(shí)延的測量方法22
• 2.3 不同類型時(shí)延的WiNCS分析22-26
• 2.3.1 短時(shí)延的WiNCS分析23-24
• 2.3.2 長時(shí)延的WiNCS分析24-26
• 2.4 時(shí)延導(dǎo)致的系統(tǒng)性能問題26-28
• 2.4.1 WiNCS的性能指標(biāo)26
• 2.4.2 時(shí)延對WiNCS的系統(tǒng)控制性能的影響26-28
• 3 模糊死區(qū)調(diào)度算法28-40
• 3.1 變死區(qū)調(diào)度算法的設(shè)計(jì)28-32
• 3.1.1 死區(qū)調(diào)度算法的工作原理28-30
• 3.1.2 數(shù)據(jù)傳輸流程的改進(jìn)30-31
• 3.1.3 變死區(qū)調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)步驟31-32
• 3.2 死區(qū)閾值的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)32-39
• 3.2.1 模糊專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流程32-34
• 3.2.2 清晰量的模糊化34-36
• 3.2.3 模糊控制規(guī)則的設(shè)計(jì)36-37
• 3.2.4 模糊量的解模糊37-39
• 3.3 基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的時(shí)延優(yōu)化策略39-40
• 4 模糊死區(qū)調(diào)度算法在無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用40-57
• 4.1 基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)40-45
• 4.1.1 建立被控對象的離散化模型40-43
• 4.1.2 確定系統(tǒng)控制算法43-44
• 4.1.3 建立基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型44-45
• 4.2 基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的WiNCS仿真實(shí)驗(yàn)45-57
• 4.2.1 用TrueTime工具箱搭建無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)45-47
• 4.2.2 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析47-57
• 結(jié)論57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：621557