基于Ethernet+TCP/IP的现场网络控制系统研究

摘要

在反馈回路中，通过实时网络封闭的控制系统称之为网络控制系统，网络控制系统综合了计算机网络，通信和控制技术等多方面技术。随着工业控制系统逐步采用以太网作为现场设备之间通信，已成为目前工控领域研究的热点之一。 本文针对以太网，研究了其随机延迟机理，对基于以太网的网络控制系统进行建模，并针对网络控制系统具有不确定时延的特性，将广义预测控制应用于网络控制系统。为了克服模型失配和系统不确定性的影响，提出了基于神经网络建立误差的预测控制。针对网络控制系统实际网络环境的缺乏，完成基于以太网的网络控制系统试验平台的程序设计。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究的动态

1.3本论文主要内容

第二章以太网实时性分析

2.1以太网的发展与研究现状

2.2以太网的MAC层协议—CSMA/CD

2.2.1 MAC帧的帧格式

2.2.2消息帧的发送

2.2.3消息帧的接收

2.2.4以太网的不确定性和不公平性

2.3以太网通信延迟分析

2.3.1以太网端到端的通信延迟分析

2.4 TCP/IP协议简介

2.4.1网际协议(IP)

2.4.2传输控制协议(TCP)

2.5本章小结

第三章以太网应用于现场网络控制的分析研究

3.1工业以太网的提出

3.2工业以太网应用于现场总线的关键技术

3.2.1提高以太网实时性的若干方法研究

3.2.2稳定性与可靠性

3.2.3现场总线供电

3.2.4互可操作性

3.3工业以太网协议标准

3.4本章小结

第四章基于以太网的网络控制系统分析

4.1基于以太网的网络控制系统研究现状

4.2具有随机时变时延的网络控制系统模型的建立

4.3具有随机时变时延的网络控制系统预测控制

4.3.1广义预测控制(GPC)算法简介

4.3.2基于广义预测控制(GPC)的网络控制系统时延控制

4.4本章小结

第五章Ethernet-NCS平台的设计与实现

5.1网络控制系统仿真概述

5.1.1仿真系统原理组成

5.1.2仿真软件功能模块

5.1.3仿真软件实现结构图

5.2网络控制仿真系统的通信设计

5.2.1客户/服务器模型

5.2.2仿真软件中的网络数据

5.2.3网络延迟测试时间

5.3网络控制系统仿真设计

5.3.1 ActiveX自动化技术

5.3.2 MatLab自动化接口

5.3.3试验平台客户端(控制器计算机)的设计与实现

5.3.4试验平台服务器端(被控对象计算机)的设计与实现

5.4实验仿真

5.5本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况