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1、华北电力大学（保定）硕士学位论文NCS数据包丢失控制策略研究姓名：张东峰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：姚万业20081216华北电力大学硕士学位论文摘要摘耍本文首先研究网络控制系统的建模问题，选取时延小于一个采样周期、单 包传输、有数据迟延和数据包丢失的情况下的数学模型为主要研究对象。重新 定义数据包丢失的概念，将数据迟延纳入其中，引入缓存，把时变系统变成了 一个定常系统。随着数据包丢失的增加，系统的控制性能逐渐恶化，当数据包 丢失增加到一定值时，系统就会变得不稳定。为了改善控制系统的控制性能， 本文把网络与通信协议作为已知条件，数据时延和数据包丢失统一建模，充分 利川己
2、知的数据，实时预估当前的数据进行口适应补偿，当数据包发生丢失， 即川预估的数据进行控制算法的计算。最后，以民川以太网为例，以T r u e t i me 为网络控制系统实时仿真平台，在此平台上进行了数据包丢失口适应控制策略 的实时仿真实验。关键词：NCS；数据包丢失；统一建模；自适应补偿ABSTRACTT h i s p a p e r s t u d i e s t h e m o d e 1 ingofNCSf i r s tandpresent s t h e m o d e1 s o f N C Si n d i fferentcondi t i o n s . Main discus
3、s ioni sbasedonthemode 1 i n w h i c a p e r .d a t a i s t r a n s m i ttedinas inglepacketandtherewerede1ayandPa cketdr0p0u tNewdefinitionncert ansh0rt de1aybeng trans formed intormne d9thcPa Pcrstud1cs theeffectonthecydatapacke tdr0p0utT hcperforma nccbct9and thesyste m w111beunstableifthepahtime
4、delayi S 1 e s s t h anonesample,0fPack etdr oPo u t w asd e 1f in e danduc0nsta ntde 1ay . W h ent h(? mode1sdeto n t rolperformanceofNCScausedb comesworsewhe nthcpackc t d r o p o u cketdropout i sbigenough. 1 n order 101mPr0v ethec0nt r01perf0r ma n c e , on(3 m eth0dsweada ptVec0mP ensat0na nd e
5、 s t i maI i onf0rPai t h u n i tmodl eobta inedbyus ingth cketdropinNCSi sproposedinthi s pFinal ly, weuseEthe rne tasan examp 1 e todes i g n a r e a 1 t i m e s i m u 1 a t i o nplatformofNCS T h e c o n t rOlsystems i m u 1 a t ionsareachievedonthi s p 1 at f o r m.ZhangDongfeng (Cont rolTheorya
6、ndCont rolEngine e r i n g )D i rec tedbyprof.YaoWanye华北电力大学硕士学位论文摘要摘耍本文首先研究网络控制系统的建模问题，选取时延小于一个采样周期、单 包传输、有数据迟延和数据包丢失的情况下的数学模型为主要研究对象。重新 定义数据包丢失的概念，将数据迟延纳入其中，引入缓存，把时变系统变成了 一个定常系统。随着数据包丢失的增加，系统的控制性能逐渐恶化，当数据包 丢失增加到一定值时，系统就会变得不稳定。为了改善控制系统的控制性能， 本文把网络与通信协议作为已知条件，数据时延和数据包丢失统一建模，充分 利川己知的数据，实时预估当前的数据进行口适应
7、补偿，当数据包发生丢失， 即川预估的数据进行控制算法的计算。最后，以民川以太网为例，以T r u e t i me 为网络控制系统实时仿真平台，在此平台上进行了数据包丢失口适应控制策略 的实时仿真实验。关键词：NCS；数据包丢失；统一建模；自适应补偿ABSTRACTT h i s p a p e r s t u d i e s t h e m o d e 1 ingofNCSf i r s tandpresent s t h e m o d e1 s o f N C Si n d i fferentcondi t i o n s . Main discuss ioni sbasedonthem
8、ode 1 i n w h i c a p e r .d a t a i s t r a n s m i ttedinas inglepacketandtherewerede1ayandPa cketdr0p0u tNewdefinitionncert ansh0rt de1aybeng trans formed intormne d9thcPa Pcrstud1cs theeffectonthecydatapacke tdr0p0utT hcperforma nccbct9and thesyste m w111beunstableifthepahtimedelayi S 1 e s s t
9、h anonesample,0fPack etdr oPo u t w asd e 1f in e danduc0nsta ntde 1ay . W h ent h(? mode1sdeto n t rolperformanceofNCScausedb comesworsewhe nthcpackc t d r o p o u cketdropout i sbigenough. 1 n order 101mPr0v ethec0nt r01perf0r ma n c e , on(3 m eth0dsweada ptVec0mP ensat0na nd e s t i maI i onf0rP
10、ai t h u n i tmodl eobta inedbyus ingth cketdropinNCSi sproposedinthi s pFinal ly, weuseEthe rne tasan examp 1 e todes i g n a r e a 1 t i m e s i m u 1 a t i o nplatformofNCS T h e c o n t rOlsystems i m u 1 a t ionsareachievedonthi s p 1 at f o r m.ZhangDongfeng (Cont rolTheoryandCont rolEngine e
11、r i n g )D i rec tedbyprof.YaoWanye声明尸明本人郑垂声叨：此处所提交的硕士学位论文（NCS数据包丢失控制策略研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成杲。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢Z处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成杲，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使川学位论文的规定，即：学校 有权保管、并向有关部门
12、送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、 缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借 阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以川 不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。（涉密的学位论文在解密后遵守此规定）作者签名:第一章引言随着控制科学、计算机网络及通讯技术的口益发展和交叉渗透，控制系统结构越来复杂、空间分布越來越广，对系统控制性能的要求也越來越高。网络控制系统 是复杂控制系统和远程控制系统发展的客观要求。它一般是大型或巨型的复杂系 统，其应用范广，影响层面Z深己经引起越来越多的关注和重视，成为控制领 域研究的热点。它兼具网络和控制的特点，既是计算机和网络技术向控制领域的延 仲和发展，乂体现了控制系统向网络化、集成化、分布化、智能化的发展趋势。计 算机网络和通信技术开始更深层次的渗入自动化与工业控制技术领域。一方面，工
