TrueTime基于一般通信网络的模糊控制系统设计与实现
毕业论文关键词 网络控制系统；网络性能；模糊控制； TrueTime 仿真平台 T
Title The design and implementation of network-based fuzzycontrol system
Abstract Networked Control System(NCS),which transmits data from controller toactuator and sensor to controller through network has been widely used inindustry . T he Network Control S ystem make users in different locations toshare resources and coordinate operations become possible. Network -basedsystems can improve modularity of system and reduce costs, so NCS has beenwidely promoted in industrial applications .This paper mainly discusses the main problems in NCS .And we proposef uzzy control combined with network control to solve the problems . F uzzycontroller is introducted to ajust many complex control system withoutexact model . Broadly speaking,fuzzy contro l rules are designed by fuzzyinference mimic the way people think and the fuzzy controller is animportant part of field of intelligent control .Finally, I establish NCS simulation platform by TrueTime toolbox to testthe performance of the controller . the results show that the fuzzycontroller is able to regulate the system effectively
.Keywords network control system; network performance;fuzzy control;TrueTime simulation platform
目 次
1 绪论 . 1
1.1 网络化控制系统的研究背景与意义 .. 1
1.2 网络化控制系统设计的基本问题 . 2
2 模糊控制器设计 . 4
2.1 模糊控制理论 . 4
2.2 模糊 PID 控制器的分类 ... 6
2.3 调整系统控制量参数的模糊 PID 控制 . 7
3 网络化模糊控制系统设计 ... 13
3.1 网络化控制系统仿真平台方案比较 ... 13
3.2 基于 TrueTime 工具箱的 NCS 仿真平台的建立 . 14
3.3 网络化模糊控制器的搭建 ... 16
4 网络化（ NCS ）仿真平台的建立 . 23
4.1 网络控制系统的仿真与分析 ... 23
4.2 模糊控制器对不同被控对象的仿真分析 ... 34
4.3 本章小结 ... 37
5 结论 ... 38
致谢 ... 39
参考文献 ... 40
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论1.1 1.1 1.1 1.1 网络化控制系统的研究背景与意义 网络化控制系统的研究背景与意义 网络化控制系统的研究背景与意义 网络化控制系统的研究背景与意义随着控制科学、计算机网络通信技术的迅猛发展，引发了控制领域的深刻变革，控制系统的结构越来越复杂 ， 企业信息化与自动化的普及对控制系统性能的要求也愈发的提高 ， 控制系统也由封闭的集中体系加速向开放分布式体系发展 [1]。 计算机技术 、信息技术 、 控制技术 、 网络技术和通信技术的推动 ， 为网络化控制系统 （ NCS ， NetworkedControl Systems ）的发展提供了条件。网络化控制系统是指由传感器、执行器和执行器机构通过通信网络形成的实时闭环控制系统 。 网络化控制系统是目前控制领域研究的热门方向。封闭的点对点结构被大部分早期的控制系统采用，适应了早期控制系统的要求。进入 21 世纪，计算机技术特别是网络通信技术发展迅速，一方面，现代工厂与企业的智能设备如传感器 、 控制器 、 执行器等分布在不同的空间 ， 需要借助于网络实现数据通信 。 另一方面 ， 通信网络的控制对控制理论与策略的要求也更为复杂 。 网络控制系统适应这样的需求发展起来。网络控制系统最早起源于 1998 年马里兰大学 G.C.Walsh 的论著中 [2], 该文献用图示说明了网络控制系统的结构 ， 指出在系统中的控制器通过串行通信与传感器形成闭环 。 清华大学的顾洪军给出了明确的定义 [3]： 网络控制系统 （ NCS ， Networked ControlSystems ） ， 即是在网络环境中实现控制的系统 。 是指在某个区域内现场检测 、 控制机操作设备和通信线路的集合 ， 实现区域内不同地点的设备与用户实现资源共享和协调操作 。 图 1-1 给出了网络控制系统的基本结构 。 在网络控制系统下 ， 传感器所采集的信息与控制信息都通过网络传输。在提出网络控制系统的概念并将其作为一个系统进行研究之后 ， 已经取得了很多成果，网络控制系统不但继承了传统控制系统的优点，而且也有其自身的独到之处 。其特点有 [4]: 结构网络化 ； 节点智能化 ； 控制现场化和功能分散化 ； 系统开放化和产品集成化 。 以上特点使得网络控制系统具备可实现资源共享 ， 提高系统模块化 、 可靠性 ，加强系统的性能等突出优点。由 上述可知 ， 网络控制系统已经成为现代工业乃至未来工业控制领域一个不可忽视的发展趋势。