【硕士论文】网络控制系统仿真方法的研究.pdf

《【硕士论文】网络控制系统仿真方法的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、绪论1绪论Ll网络控制系统的产生1进入20世纪后，随着信息科学技术与信息产业迅猛发展，新思想、新技术相继问世，国际互联网(btemet)的使用在全球得到迅速提高，对整个社会产生了深远的影响。恤emet是多种信息服务的集合，主要服务有全球信息服务(Web)、文件传输服务、电子邮件服务、远程登录服务、电子公告板服务等。同时，异地设计和制造以高速计算机通信网络和多媒体技术为基础，将分布在不同地点的设计和制造部门，通过网络系统集成为一个并行化和一体化运作的整体。单台计算机的处理能力限制了其应用范围，只有通过计算机网络将分布在不同地点的各个子系统互连在一起，才能实现数据的交换、共享和集成，减少中

2、间数据的重复输入和输出过程，从而大大地提高整个系统从定单、备料、设计、工艺到生产和供货全过程的效率，加速新产品的开发，提高质量、降低成本、缩短交货周期和压缩库存，以提高企业在市场的竞争力。这些技术的发展和市场的需要，促成了网络系统的产生。另一方面，控制领域的技术也在飞速发展，传统的控制系统结构己经不能使用现在的网络系统，因此多学科的交叉发展成为研究的中心。维纳《控制论》一书的副标题是:“关于在动物和机器中控制和通信的科学”:而在《控制论》第二版序言中他又指出“如果一门新的科学学科是真正有生命力的，它的引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移·.⋯，因此，控制论应该继续走向新的领域，应

3、该把大部分注意力转移到近十年发展的新的思想上去⋯⋯”;1986年IEEE与美国国家基金委专家高峰会发表“对控制的挑战”:190一193年IFAC组织了“控制在工业中的应用面临计算机的挑战”调研，逐渐提出了网络控制的研究方向。“网络控制”最早于1998年出现在马里兰大学G.c.wal劝的论著中1213，但未给出明确的定义，只是用图示说明了网络控制系统的结构，指出在该系统中控制器与传感器通过网络形成闭环，而对其内涵与外延并未作统一的解释。但是随着网络控制技术的发展和研究的展开，网络化系统及网络化控制又有多种提法，如Tclcmaticsystem，Nc橄workcdSystem，NCS(Ne

4、卜丹ork伪川rolsystcm)，ICCS(IhtegratedCbmmunicationand伪ntrolsystems)通信、控制系统等，其内涵各有侧重，但有共同点:都是依靠网络(主要是计算机网络)组成的分布式系统;具有资源共享、集成自动化、协调工作等特点;从应用角度可包括:网络化控制、网络化制造、电子政务、电子商务、数字家庭、大型电网、城市交通和军事上的指挥、控制、通信、计算机以及情报、监视侦察等。经过一段时间的研究和总结，网络控制系统泛指通信网络与控制科学技术的交叉以及相应的产品。1，2网络控制系统的发展及应用[4]15自控制系统出现，就产生了控制信息交流和共享的问题。但是由

5、于技术上的限制，控西安理工大学硕士学位论文制系统发展早期采取一种封闭结构，这同计算机技术发展的早期相似。而且控制系统的网络化发展也与计算机网络发展的过程有某种相似的对应关系。控制网络技术的发展是从集散控制系统才真正开始的。集散式控制系统(DCS)针对早期控制系统单台计算机集中管理整个控制过程模式的弊端，把一个控制过程分解为多个子系统，由多台计算机协同完成。它是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作管理和分散控制的新型控制技术，是计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术相互渗透和相互发展而产生的。它吸收了分散的仪表控制与集中的计算机控制的优点，是在此基础上发

6、展起来的一门系统工程技术。但是，虽然集散控制系统具有了一定的网络化思想，它适应于当时的计算机和网络水平，但是在实际应用中也体现出了它的不足:首先，集散系统仍然是模拟数字混合系统，模拟信号的转换和传输使系统精度受到限制;其次，它结构上遵循主从式的思想，没有完全突破集中控制思想的束缚，一旦主机故障，系统可靠性就无法保障;更重要的是，DCS系统属于非开放式专用网络，各系统互不兼容，不利于继续提高系统组态的灵活性和可维护性。现场总线控制系统(Fcs:Fieldbusontrolsystem)是继集散控制系统后的新一代控制系统，它是电子、仪器仪表、计算机技术和网络技术共同发展的结果，它是一种开放

7、的分布式控制系统。它突破了集散控制系统中采用专用网络的缺陷，把专用封闭协议变成标准开放协议，同时，将数字处理器置入传统测控仪表，使之具有完全的数字计算和数字通信能力。它结构上还采用了全分布式方案，把控制功能彻底下放到现场，提高了系统可靠性和灵活性。因而，FCS系统与DCS系统比较具有很多优点:它是现场通信网络，设备之间可以点对点、点对多点或广播等多种方式通信，提高了现场设备的智能化和功能自治性;利用统一组态与任务下载，使得如PID、数字滤波、补