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基于网络控制的球杆系统模糊控制器设计

作　者: 占探
导　师: 桂卫华
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 网络化控制系统网络时延球杆系统模糊控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

网络化控制系统是一种通过信息传输网络连接形成闭环控制回路的控制系统,信息的网络传输必然存在网络传输时延问题,当网络时延达到一定程度必然会影响到控制系统的稳定性及控制性能,因此,网络化控制系统的设计应当充分考虑网络时延的影响。根据网络化控制系统的定义与结构,详细分析了网络化控制系统中网络时延的组成及相关特性。针对网络时延对控制系统控制性能的影响,研究如何根据系统的控制性能要求处理网络时延,提出了一种根据网络时延动态调整模糊控制器参数的方法,实现了球杆系统的网络化控制。首先对网络环境进行分析,获取传输网络的时延变化范围及其变化特性,把时变的网络时延转换成固定时延序列。通过建立球杆系统模型,设计了球杆系统的模糊控制策略。在球杆系统本地控制中加入固定时延环节,获取了不同时延条件下球杆系统模糊控制器的最佳参数,在网络化控制中,根据不同的网络时延,调整模糊控制器参数,减少网络时延对球杆系统控制性能的影响。这种动态模糊的控制方式保证了不同网络时延情况下控制系统的控制性能都是最佳的。在球杆系统网络化控制实验研究中,采用基于Web的网络化控制系统实验室NCSLab进行实验平台搭建,该平台采用J2EE技术进行开发,结合Matlab/Simulink Real-Time Workshop技术实现算法组态,硬件部分采用NetCon网络化控制器完成算法执行及网络通信等功能,该平台的主要特点为：在线控制算法组态及监控界面组态,完成对控制对象的远程监控。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 网络化控制系统的定义与结构  8-9
  1.2 网络化控制系统中存在的主要问题及本文的研究意义  9-11
  1.3 网络化控制系统中网络时延问题研究现状  11-12
  1.4 物联网与网络化控制系统  12-14
  1.5 论文的整体结构及主要内容  14-16
第二章网络化控制系统的网络时延分析  16-27
  2.1 网络时延分析及时延捕获  16-20
  2.2 时间斜坡函数概念与网络时延  20-21
  2.3 网络时延其他预估方法  21-23
    2.3.1 时延均值预估法  21-22
    2.3.2 时延窗口在线时延估计法  22-23
  2.4 NTP协议及时钟同步  23-25
  2.5 网络服务质量与网络化控制系统  25-26
  2.6 小结  26-27
第三章基于Web的网络化控制系统实验平台  27-35
  3.1 基于Web的网络化控制系统开发平台  27-30
  3.2 NetCon网络化控制器  30-32
  3.3 Ajax技术原理  32-34
  3.5 小结  34-35
第四章球杆系统网络化模糊控制器设计  35-51
  4.1 球杆系统结构  35
  4.2 球杆系统建模  35-39
    4.2.1 球杆机械部分建模  36
    4.2.2 转盘与连杆机构部分建模  36-37
    4.2.3 伺服电机建模  37-39
  4.3 球杆系统模糊控制研究  39-43
  4.4 网络化动态模糊控制策略研究  43-47
  4.5 球杆系统网络化动态模糊控制  47-48
  4.6 球杆系统网络化控制仿真研究  48-50
  4.7 小结  50-51
第五章球杆系统网络化模糊控制实验研究  51-59
  5.1 球杆系统网络化控制实验平台组成  51-52
  5.2 球杆系统网络化控制mdl文件模块说明  52-56
  5.3 球杆系统网络化模糊控制实验结果分析  56
  5.4 网络化控制实验中的自定义模块及相关说明  56-57
  5.5 网络化控制系统中执行器端的保护措施  57
  5.6 小结  57-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间主要的研究成果  67

基于网络控制的球杆系统模糊控制器设计

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