網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對(duì)pid控制性能影響的分析-展示頁
2025-07-08 17:13本頁面
【正文】 最優(yōu)擾動(dòng)抑制是研究的一個(gè)重要方向。如果網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)傳輸都能在任務(wù)時(shí)限內(nèi)完成，則稱傳輸是可調(diào)度的。非周期信息主要是指節(jié)點(diǎn)間的請(qǐng)求服務(wù)等信息，其發(fā)生時(shí)刻是隨機(jī)的，也被稱為事件觸發(fā)信息、異步信息或者隨機(jī)性信息。NCS信息調(diào)度策略中主要調(diào)度兩類數(shù)據(jù)信息：周期信息和非周期信息。 在NCS中網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒖梢苑譃閮深悾簩?shí)時(shí)性信息和非實(shí)時(shí)性信息。若τksδk?S，則說明是在新的測(cè)量數(shù)據(jù)未知的情況下對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。然而，對(duì)于NCS，由于節(jié)點(diǎn)的分散化，單一的采樣速率不符合實(shí)際情況。NCS的研究涉及控制和通訊網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面，對(duì)同一個(gè)問題既可以從控制角度來研究，也可以從信息調(diào)度角度來研究，或者綜合兩方面進(jìn)行研究。從調(diào)度的角度看，抖動(dòng)表現(xiàn)為輸出抖動(dòng)，隊(duì)列抖動(dòng)，截止期抖動(dòng)等。2） 抖動(dòng)是在任何特定的時(shí)間間隔，與時(shí)間相關(guān)的、突然的、亂真的變化，可以看成一種突發(fā)性的故障。通訊網(wǎng)絡(luò)給NCS系統(tǒng)帶來的問題為：1） 控制時(shí)延是某個(gè)采樣時(shí)刻和對(duì)應(yīng)的執(zhí)行期響應(yīng)時(shí)刻之差。2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中的問題盡管在DCS中已經(jīng)引入了控制網(wǎng)絡(luò)，但由于當(dāng)時(shí)傳感器和執(zhí)行器只能發(fā)送和接收模擬量信號(hào)，所以在傳感器與控制器、控制器與執(zhí)行器之間仍然采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的DDC控制結(jié)構(gòu)。DCS將控制任務(wù)分散到若干小型的計(jì)算機(jī)控制器（也叫做現(xiàn)場(chǎng)控制站）中，每個(gè)控制器采用DDC控制結(jié)構(gòu)處理部分控制回路，而在控制器與控制器、控制器與上位機(jī)（操作員站或工程師站）之問建立了計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)，這種控制結(jié)構(gòu)使得操作員在上位機(jī)中能夠?qū)Ρ豢叵到y(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，某個(gè)控制回路的控制策略的設(shè)計(jì)也可以在上位機(jī)中組態(tài)完成，通過控制網(wǎng)絡(luò)下載到對(duì)應(yīng)的控制器中實(shí)時(shí)運(yùn)行。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)昂貴，系統(tǒng)一般采用集中式的體系結(jié)構(gòu)，整個(gè)生產(chǎn)過程和控制策略都由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成，即使是計(jì)算機(jī)一個(gè)單一的故障也會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)及其所有回路失效。在控制系統(tǒng)中使用網(wǎng)絡(luò)并不是一個(gè)新的想法，它可以追溯到20世紀(jì)70年代末期集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，DCS）的誕生。在這種結(jié)構(gòu)模式下，控制系統(tǒng)往往布線復(fù)雜，從而增加了系統(tǒng)成本，降低了系統(tǒng)的可靠性、抗干擾性、靈活性和擴(kuò)展性，特別在地域分散的情況下，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的高成本、低可靠性等弊端更加突出。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)軟件開發(fā)技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)在工業(yè)加熱爐、工業(yè)鍋爐和電廠鍋爐濕法煙氣脫硫中的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。NCS的性能不僅依賴于控制策略及控制律器的設(shè)計(jì)，而且受到網(wǎng)絡(luò)通訊和網(wǎng)路資源的限制。在某時(shí)間間隔內(nèi)存在于時(shí)間相關(guān)的抖動(dòng)。時(shí)延由于受到網(wǎng)絡(luò)所采用的通訊協(xié)議、負(fù)載狀況、網(wǎng)絡(luò)速率以及數(shù)據(jù)包大小等情況到影響，呈現(xiàn)出或固定或隨機(jī)，或有界或無界的特征，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能下降甚至不穩(wěn)定，也給控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)帶來困難。其涵蓋了兩方面的內(nèi)容：系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的分布化和控制回路的網(wǎng)絡(luò)化。目錄1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 12網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中的問題 23網(wǎng)絡(luò)延時(shí)對(duì)PID控制系統(tǒng)性能影響的分析 4(System description) 5 仿真分析(Simulation analysis) 64網(wǎng)絡(luò)延時(shí)τ為不同值的系統(tǒng)分析 8=0的系統(tǒng)階躍響應(yīng) 8 τ≤T 的系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 9 τT時(shí)的系統(tǒng)階躍響應(yīng) 9 系統(tǒng)根軌跡分析 105實(shí)際實(shí)驗(yàn)(Practical experiment) 121網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)NCS（Networked Control Systems）,又稱集成通訊與控制系統(tǒng)ICCS（Integrated Communication and Control System）。一般認(rèn)為ICCS是一種全分布式、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)，是將控制系統(tǒng)的傳感器、控制器、執(zhí)行器等單元通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接起來形成閉環(huán)的分布式控制系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)化的控制模式具有信息資源能夠共享、連接線數(shù)大大減少、易于擴(kuò)展、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但由于網(wǎng)
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