基于Internet网络诱导滞后的扳手劲竞赛控制系统研究

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1基于Internet的远程控制发展现状及研究意义

1.1.1基于Internet的远程控制发展现状

1.1.2本课题的意义

1.2本课题的主要研究内容以及论文结构

第2章基于Internet的控制系统存在的问题

2.1基于Internet的控制系统概念与特点

2.2基于Internet的控制系统基本问题

2.3基于Internet的网络时延问题分析

2.3.1传输时延组成分析

2.3.2传输时延测量方法

2.3.3时钟同步算法

2.3.4时延测量实验与分析

第3章基于Internet的控制系统控制器设计

3.1引入Internet对控制系统的影响

3.2基于Internet的控制系统控制器设计

3.2.1反馈通道时延补偿

3.2.2前向通道时延补偿

3.2.3系统全补偿器设计

3.2.4网络时延在线预测补偿

第4章基于Internet扳手劲竞赛控制系统

4.1系统硬件结构图

4.2系统控制结构图

4.3系统参数和控制器参数选择

4.3.1电机位置数字伺服系统的数学模型

4.3.2控制器参数选择

4.4系统仿真

4.4.1 TrueTime软件介绍

4.4.2网络控制系统仿真

第5章基于Internet扳手劲竞赛控制系统实现

5.1硬件平台搭建

5.2软件实现方案及关键问题

5.2.1实现方案

5.2.2关键问题解决思路

结束语

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢