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《昆明理工大学》 2010年
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基于NS2的网络控制系统研究

刘守盎  
【摘要】:随着计算机技术、网络技术和控制理论的发展,控制系统日益复杂化,控制系统中各个部件之间需要的信息越来越多,使得传统的点对点的结构的控制系统的局限性日益暴露,如连线复杂,维护、升级、扩展都比较困难等。而且点对点的控制系统不适合模块化、分散化、综合诊断、维护快速简易和低成本等一些新的控制要求。因此网络控制系统应运而生。随着软件和硬件产品价格的不断下降,传感器、执行机构和驱动装置等现场设备的智能化,为通信网络在控制系统中的应用提供了物质基础。 然而一个系统从研究直接到应用,那么将要花费很大的人力和物力去配置参数、维护,甚至有可能不能收到理想的效果,这样将造成巨大的人力和物力的浪费。因此对一个新的研究的系统进行仿真就有了很大的必要。通过仿真可以得到优化的参数,从而使得系统在应用到实际中的时候,花费尽可能少的人力和物力,而得到比较理想的效果。 论文主要介绍了网络控制系统和基于NS2的网络控制系统的仿真。简明的介绍了网络控制系统的结构和网络控制系统中的网络协议、网络的丢包、网络时延等特有的特征。 重点讲述了以NS2为仿真平台,在NS2中结合网络协议和控制技术对网络控制系统进行了仿真。论文完成了以下的主要工作: (1)介绍了系统结构模型的建立。分别对离散时间系统结构模型和连续时间系统结构模型作了简单的介绍。 (2)讲述了在NS2中网络控制系统的搭建。在NS2中控制器节点、传感器节点、执行器节点和被控对象节点的代理层是不存在的,需要在NS2中分别为这些节点添加新的代理层。论文中分别讲述了在NS2中各个节点的设计与实现,并组成网络控制系统。 (3)实现了在NS2中有线网络和无线网络两种不同的网络的网络控制系统仿真,并利用在不同网络中的不同的MAC层的协议和不同的网络拓扑图进行仿真,针对网络控制系统中存在的时延和丢包对系统系能的影响,对仿真结果进行了分析与比较。 (4)在NS2中结合先进的控制算法建立网络控制系统进行仿真。论文采用预测控制算法,在NS2中通过网络实现对被控对象的控制。再结合网络控制系统中特有的时延与丢包的特征,对预测控制算法进行改进,对长时延和丢包进行有效的补偿,有效的改善了网络控制系统的性能。 通过大量的仿真实验,可以知道即使在条件复杂的网络中,结合有效的控制算法和网络协议,通过合理的调整系统的参数,仍能实现对被控对象有效的、实时的控制。充分证明了在NS2中进行网络控制系统的仿真的可行性,同时证明了结合先进的控制算法可以有效改善系统性能。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

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【参考文献】
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