系统稳定性意义以及稳定性的几种定义 一、引言： 研究系统的稳定性之前，我们首先要对系统的概念有初步的认识。 在数字信号处理的理论中，人们把能加工、变换数字信号的实体称作系统。由于处理数字信号的系统是在指定的时刻或时序对信号进行加工运算，所以这种系统被看作是离散时间的，也可以用基于时间的语言、表格、公式、波形等四种方法来描述。从抽象的意义来说，系统和信号都可以看作是序列。但是，系统是加工信号的机构，这点与信号是不同的。人们研究系统还要设计系统，利用系统加工信号、服务人类，系统还需要其它方法进一步描述。描述系统的方法还有符号、单位脉冲响应、差分方程和图形。 电路系统的稳定性是电路系统的一个重要问题，稳定是控制系统提出的基本要求，也保证电路工作的基本条件；不稳定系统不具备调节能力，也不能正常工作，稳定性是系统自身性之一，系统是否稳定与激励信号的情况无关。对于线性系统来说可以用几点分布来判断，也可以用劳斯稳定性判据分析。对于非线性系统的分析则比较复杂，劳斯稳定性判据和奈奎斯特稳定性判据受到一定的局限性。 二、稳定性定义： 1、是指系统受到扰动作用偏离平衡状态后，当扰动消失，系统经过自身调节能否以一定的准确度恢复到原平衡状态的性能。若当扰动消失后，系统能逐渐恢复到原来的平衡状态，则称系统是稳定的，否则称系统为不稳定。 稳定性又分为绝对稳定性和相对稳定性。 绝对稳定性。如果控制系统没有受到任何扰动，同时也没有输入信号的作用，系统的输出量保持在某一状态上，则控制系统处于平衡状态。 （1）如果线性系统在初始条件的作用下，其输出量最终返回它的平衡状态，那么这种系统是稳定的。 （2）如果线性系统的输出量呈现持续不断的等幅振荡过程，则称其为临界稳定。（临界稳定状态按李雅普洛夫的定义属于稳定的状态，但由于系统参数变化等原因，实际上等幅振荡不能维持，系统总会由于某些因素导致不稳定。因此从工程应用的角度来看，临界稳定属于不稳定系统，或称工程意义上的不稳定。） （3）如果系统在初始条件作用下，其输出量无限制地偏离其平衡状态，这称系统是不稳定的。 实际上，物理系统的输出量只能增大到一定范围，此后或者受到机械制动装置的限制，或者系统遭到破坏，也可以当输出量超过一定数值后，系统变成非线性的，从而使线性微分方程不再适用。因此，绝对稳定性是系统能够正常工作的前提。
过程控制系统管理实施细则 1.1 过程控制系统管理要求 1.1.1 过程控制系统硬件日常维护 (1) 每日按时巡检，检查主机、硬件系统、冷却风扇的运行状况，检查机柜室温度和湿度，并如实认真填写《机柜室巡检记录》。 (2) 按照规定周期做好各设备的清洁工作。 (3) 每日检查系统状态画面（或设备故障记录），检查运行中模块及卡件的指示灯状态，检查系统的网络通讯状况，具备自诊断功能的系统要检查系统诊断情况是否正常，并对以上内容进行记录。 (4) 系统的关键部件和易损件要有足够的备品备件，依据系统厂商所提供的维护手册，按照使用周期和使用年限，在具备条件的情况下，定期更换系统风扇、过滤网、冷却风扇、供电单元、硬盘、后备电池、显示单元、键盘、鼠标等易损易耗件。 (5) 建立《过程控制系统台帐》，对每套过程控制系统
的硬件组成、型号规格、技术参数、数量以及软件构成、软件版本号等信息进行全面、仔细地记录。 1.1.2 过程控制系统日常软件管理 (1) 控制系统相关软件（包括系统软件、组态工程文件、授权盘、其他相关软件等）必须有双备份，分别存放在班组和仪表车间，软件备份要注明软件名称、使用装置、备份日期、备份人，并建立软件备份管理台帐。在条件具备的情况下，每年对控制系统软件进行一次备份。 (2) 过程控制系统组态变更后，必须及时进行软件备份，并对软件备份台帐进行更新。 1.1.3 过程控制系统密码管理 (1) 过程控制系统工程师站，包括DCS系统、ESD系统、PLC系统、机组控制系统、计算机监控系统等工程师组态密码须由所在班长和技术员掌握和操作。 (2) 仪表班组人员须掌握SOE站密码，用于联锁事件查寻、故障判断及处理。 (3) 软联锁密码管理：机柜间内各控制系统及DCS系统
广东省5G通信网络时延调度周期优化案例总结 2019年9月 目录 5G低时延优化案例...........................................................................................错误!未定义书签。 一、概述 (2) 二、效果展现 (3) 三、问题描述 (4) 四、优化方案 (5) 1.时延优化案例 (5) 2.光信号衰减大导致站点无法开通案例 (9) 五、经验总结 (10)
【摘要】基于5G网络建设初期对于整个网络系统粗浅了解，湛江分公司尝试对5G网络时延优化进行摸索，不断探索当前5G系统存在的种种影响网络时延的因素并通过尝试各种方法让问题最终得以解决，通过对各种问题优化过程的经验总结，给出有效的优化方法，为后续5G网络时延优化提供参考。 【关键字】5G低时延、无线参数、空口资源 【业务类别】优化方法、基础维护、参数优化、核心网、承载网、等其他 一、概述 5G 作为2019年科技主题、湛江由湛江市人民政府主办，中国电信，中国移动，中国联通，中国铁塔公司承办，2019年8月30日在湛江花园酒店开启湛江5G网络时代应用展示和签约，由中国电信承办的赤坎八小学校，雷州学校远程教育帮扶实践方案成为现场的重头戏，本次华为5G厂家的相关技术人员顺利保障现场的5G信号，有利的展示5G的大带宽和低时延在5G时代的优势所在，期间也遇到了一些问题，例如现场传输光衰大，八小开通前时延大，经过仔细分析和方案讨论最终取得一些优化可行方案，先将有关方案细节梳理汇总为后续5G开站方面，时延方面做参考；
第一章概述 1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务 答：连通性和共享 1-02 简述分组交换的要点。 答：（1）报文分组，加首部 （2）经路由器储存转发 （3）在目的地合并 1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。 答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。 （2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。 （3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。 1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革 答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。 1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段请指出这几个阶段的主要特点。 答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型 建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网； 形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。 1-06 简述因特网标准制定的几个阶段 答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。 （2）建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。 （3）草案标准(Draft Standard) （4）因特网标准(Internet Standard) 1-07小写和大写开头的英文名字internet 和Internet在意思上有何重要区别 答：（1）internet（互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。；协议无特指 （2）Internet（因特网）：专用名词，特指采用TCP/IP 协议的互联网络 区别：后者实际上是前者的双向应用 1-08 计算机网络都有哪些类别各种类别的网络都有哪些特点 答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。 （2）城域网：城市范围，链接多个局域网。 （3）局域网：校园、企业、机关、社区。 （4）个域网PAN：个人电子设备 按用户：公用网：面向公共营运。专用网：面向特定机构。 1-09 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么 答：主干网：提供远程覆盖\高速传输\和路由器最优化通信
MES对过程控制系统（PCS）的数据采集1 引言 随着计算机信息技术的高速发展、软件应用技术的不断普及、企业信息化建设经验的不断积累和计算机信息管理系统应用水平的提高，使企业深刻地认识到走信息集成化道路的重要性。实施信息集成化技术，已成为企业信息化建设发展的一种必然选择。在流程制造行业的企业信息化建设中，位于底层车间进行生产控制的是以先进控制、操作优化为代表的过程控制系统（PCS），PCS强调的是通过控制优化，减少人为因素的影响，提高产品的质量与系统的运行效率；而位于上层的企业计划系统（ERP），强调的是企业的计划性。尽管这两类系统的推广取得了一定效果，但却忽略了两者之间的有效配合，导致企业上层经营管理缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。为此，将经营计划与生产过程统一起来的生产执行系统（MES）应运而生。 2 MES系统功能及构成 MES（Manufacturing Execution System）即制造执行系统，俗称生产执行系统。MES位于企业信息计划系统（ERP／SCM）和过程控制系统（PCS）的中间位置，过程控制系统包括分散控制系统（DCS）和安全仪表系统（SIS）等。ERP作为业务管理系统，DCS／SIS属于控制系统，而MES则是生产执行系统。MES与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统，一是把业务计划指令传达到生产现场，二是将生产现场的信息及时收集、上传和处理。MES不单是面向生产现场的系统，而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统，连结现场层和经营层，通过实时数据库传输基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据，并提供企业计划系统与过程控制系统之间的通信功能，是应用于企业的重要信息系统。其具体功能如下： 2.1 资源分配、状态及人力资源管理 管理设备、工具、人员物料、以及其他生产实体，满足生产计划的要求对其所作的预定和调度，用以保证生产的正常进行；提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息，确保设备能够正确安装和运转。为单位提供每个人的状态，通过时间对比，出勤报告，行为跟踪及行为（包含资财及工具准备作业）为基础的费用等为基准，实现对人力资源间接行为的跟踪管理。 2.2 工序详细调度及生产单元分配 提供与指定生产单元相关的优先级（Priorities）、属性（Attributes）、特征（Characteristic）以及处方（Recipes）等，通过基于有限能力的调度考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确计算出设备上下料和调整时间，实现良好的作业顺序，并最大限度地减少生产过程中的准备时间。以作业、订单、批量、成批和工作单等形式来管理生产单元间的工作流。通过调整车间已制订的生产进
证券交易系统网络需要低延迟 最近几年在证券交易领域最热门的话题不是技术分析，不是交易算法，而是高频交易和高频交易的技术核心，低延迟的交易系统。 在很久以前，所有的交易都是手工完成的。人们买卖股票就是凭证件到券商的窗口去填写表格，券商检查帐户里的股票现金无误后，就派专门跑街的人把这个单子送到他们在交易所的红马甲那里去交易。当天交易结束后，交易所把成箱的交易结果送回券商和清算公司。 如果某公司快要倒闭，你想要经快把手里这家公司的股票脱手，那就当然要尽快的冲到券商那里把表格填完，然后祈祷跑街的小子跑得快些，券商的红马甲动作快些，好让你的股票在价格跌到零之前卖出去。这时候人们最希望的就是股票交易瞬间完成，最好没有跑街的人和红马甲这些过程。可是该死的跑街的小子在路上还去买了杯咖啡，红马甲没把我的单子放在最上面。这太让人无法忍受了，我们需要最快的成交方式。 我们今天讲的就是股票交易的延迟。上面的例子已经是一个世纪以前的交易方式了，电报和电话的出现取代了跑街送单的人，计算机和网络的出现完全取消了交易过程中的人工操作，一个普通人可以在一秒之内完成一个交易，交易速度如此之快，它已经超出了人们的反应速度，让人很难相信更快的交易系统有没有意义。实事上这只是我们要讲的故事的开始... 从上世纪80年代开始，机构交易员用计算机下单已经比较普遍，一些公司开始尝试让计算机自动下单，这就是现在流行的算法交易
(Algo Trading)的开始。现在很多公司都有各种高度保密的黑盒子算法交易系统，前几年高盛的一个程序员Sergey Aleynikov因为把高盛的一套算法交易源程序放到互联网上被判了刑，成了街上(Wall Street, Bay Street, JinRongJie Street...)和监管者的热门话题。另一个有关的更莫测的词汇是高频交易(High Frequency Trading, HFT)，想不想试一下一个人每秒交易一千次的感受？ 对于最早出现的基于历史统计数据的算法交易比如TWAP和VWAP等，延迟不是问题，这些交易算法每隔一定时间，比如5分钟，根据历史交易情况安排下一时间段的交易。后来的很多基于机会的交易策略就需要分析行情数据来安排交易，这样的交易策略需要高质量(低延迟的同义词)的行情数据，和低延迟的下单系统。 现在正式进入这一章的主题: 为什么要低延迟？ 低延迟的行情数据：如果行情数据的延迟是三秒钟，那么我们刚收到的行情数据实际上是三秒钟前的市场行情，现在的市场价格可能完全不同。如果我们的交易算法基于这样的行情数据，那结果就完全不可预测。如果我们的行情数据的延迟是零，我们看到的就是当前的真实行情价格，太美妙了！实际上所有的系统都有延迟，这包括交易所系统的延迟和我们自己系统的延迟。我们可以假定交易所的延迟对所有的人都是相同的(实际上不总是这样，但交易所决不会承认，请交易所的技术人员吃个饭可能会了解到一些内幕。有些大玩家花大本钱接到交易所较快的端口上)，我们只要改进自己的系统就可以了。 低延迟的交易算法和下单系统：和行情数据的延迟差不多，如果
长时延丢包网络控制系统的分析与建模 江卷，朱其新 华东交通大学电气学院，南昌（330013） E-mail：broading@https://www.doczj.com/doc/4218445050.html, 摘要：本文分析了网络控制系统中的主要问题，在传感器为时间驱动，控制器和执行器为事件驱动的前提下，提出了在综合考虑网络诱导时延、时序错乱和数据包丢失时网络控制系统的建模方法，并得出了网络控制系统模型。 关键词：网络控制系统；长时延；数据包丢失；建模 1.引言 网络控制系统（networked control systems,简记为NCS）是指通过网络形成闭环的反馈控制系统，是控制科学和飞速发展的计算机网络、以及通讯技术相结合的产物。NCS与传统的点对点结构的系统相比，减少了复杂的物理连接、可以实现资源共享、实现远程操作与控制、具有高的诊断能力、安装与维护简便、能有效减少系统的重量和体积、增加了系统的灵活性和可靠性等诸多优点。正因为这些优点使得网络控制系统得到广泛的应用，网络控制问题也得到了国际控制科学界和计算机科学界的广泛关注。 网络控制系统由传感器、控制器和执行器三部分组成。传感器和控制器以及控制器和执行器之间是通过网络进行数据传输的。网络控制系统（NCS）的结构如图1所示。 图1 网络控制系统结构示意图 由于网络加入控制系统中，给控制系统带来优点的同时，也给控制系统的研究带来了新的机遇和挑战。在网络中由于不可避免地存在网络阻塞和连接中断，这又会导致网络数据包的时序错乱和数据包的丢失。NCS中的网络诱导时延会降低系统性能甚至引起系统不稳定，现在时延系统的分析和建模近年来已取得很大发展。文献【1, 2】提出了通过在系统的数据接收端设置一定长度的缓冲区的方法将ICCS的随机时延转化成一确定性时延，从而将一随机时变的系统转换成一确定性系统，并基于该确定性模型设计了ICCS的多步时延补偿器，并检验了系统模型中含有不确定参数时该补偿算法的鲁棒性。文献【3】出了一种多输入多输出ICCS的时延补偿算法，并将使用下一步预测的标准环路传递再生方法推广到多步预测的情况。由于NCS的确定性控制方法人为地扩大了网络诱导时延，从而降低了系统的性能因此很多学者研究了NCS的随机控制方法。文献【4】分析了ICCS的网络诱导时延，在时延分析中考虑了信号丢失(message rejection)和无效采样(vacant sampling)，并基于控制器的离
高并发低时延需求场景下NB-IOT网络优化实践总结 一、问题描述 NBIOT网络具有大容量的特征，号称单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。但实际这个5万是有条件的，是假设了时延不敏感，可大量重传的业务模型后，一天内单小区的最大接入数。 在实际应用中，杭州碰到一个场景：某行业用户的生产车间。该车间需对生产的每一个终端进行入网验证，且该行业用户的目标是年产量100万台NB终端。因此在他们的生产线上会同时有大量的NB终端发起连接请求，且对时延有一定要求，必须在较短的时间内完成入网验证，否则生产效率无法达到要求。 该行业用户反馈在测试模组时，单用户电信模组通过电信NB网络成功通信的时间较长，最短37s，最长2min，且出现通信失败现象，而移动模组通过移动网络通信的时间都小于30s。厂家多终端排产时电信网络效率较低，180s仅能成功交互15部终端。 二、分析处理过程 2.1 单终端性能分析 由于用户反映移动时延较小，而电信时延较大，因此我们先用单个终端对移动和电信网络的时延进行了分析对比。 2.1.1 附着时延分析 在测试中我们发现使用不同的模组对时延是有影响的。
通过分析从终端开机到attach完成各个阶段的所需的时长，我们发现以下特点：?读卡阶段：模组特性，高通模组无，移远模组电信比移动耗时长 ?读MIB消息：整体相差不大，高通模组稍好 ?读SI消息：电信网络无论在哪个模组下，比移动网络耗时长 ?MSG1-MSG5：整体相差不大 ?Atacch时间：电信网络无论在哪个模组下，比移动网络耗时长 在用户所在区域，电信使用的是中兴的基站设备，移动使用的是华为的基站设备，且使用高通芯片比使用海思芯片在电信的nb网络下可以更快的完成attach，因此我们怀疑海思的芯片跟华为的基站适配更好。 2.1.2 业务流程时延分析 除了附着流程，还对终端入网的业务流程进行了测试分析，使用的模组都为移远。
DTN具备以下特点: (1) 时变性 这是DTN非常显著的一个特点,节点的移动使得网络拓扑随时可能发生变化。 (2) 间歇性连通 由于节点移动、节点通信范围有限等各种原因使得链路经常断开,节点间不存在稳定的端到端连接。 (3) 数据以“存储-携带-转发(store-carry-forward)”方式传输 由于节点间不存在稳定的连接,数据传输只有当节点位于彼此通信范围内时才可能发生,因此节点对产生或收到的数据进行存储,并一直携带,直到遇见合适的下一跳节点才转发。 (4) 延迟容忍 在间歇连通的网络环境中,节点在遇到下一跳节点前可能要等待较长的时间,数据从一端传递到另一端可能经历相当的时延,因此要求应用能够容忍一定的延迟。 (5) 自组织 网络部署简单,网络通信不再依靠既定的基础设施,利用节点移动带来的连接机会传输数据,网络中各节点地位平等,通过节点间的相互协作自行组网。 (6) 多跳路由 数据从源节点到目的节点通常要经过多个中间节点的路由转发,形成多跳路由。与传统多跳路由不同的是,DTN里的多跳路由转发不再是由路由器完成,而是普通节点。 (7) 节点资源受限 在DTN的很多应用场景中,节点通常具有轻便、体积小等特点,因此节点的能量、存储空间、计算能力、通信能力等都受限,例如在移动传感器网络中这个问题尤其突出。 (8) 节点异构性 在DTN的一些应用场景中,节点可以是各种异构的无线通信设备,例如可以是支持无线通信的笔记本电脑,也可以是具备蓝牙或Wi-Fi通信接口的智能手机、iPad、MP3等便携设备。 MSN通过将传感器节点部署在移动的实体上来收集信息,它以数据收集为中心,但是节点的移动使得节点之间、节点与汇聚点间不存在稳定的通信路径,MSN同时具备了无线传感器网络和DTN的主要特征: (1) 节点能量有限 传感器节点靠蓄电池供电,而传感器节点体积微小,因此电池的容量较有限,而且在MSN的很多应用场合中对传感器节点进行能量补充并不容易,因此能量对于MSN来说是极其宝贵的资源。 (2) 节点存储、计算以及通信能力有限 为了便于部署,传感器节点体积小且成本低廉,因此硬件条件受限,导致节点的存储、计算和通信能力都较为有限。而且,在MSN中,节点在没有遇到合适的下一跳节点或汇聚点前需要长时间存储数据,与静态传感器网络相比,有限的缓存空间更为宝贵,这对MSN中的路由提出了更高的挑战,即能否对有限缓存的有效利用将直接影响网络的性能。 (3) 以数据收集为中心 MSN通过将传感器节点部署在移动的实体上来完成数据的收集,应用所关注的是被监测对象的数据信息,而不是传感器节点本身,因此与其他以数据交换、服务共享为目的的网络不同,MSN关注的是数据收集,MSN的所有工作都是围绕数据收集而展开,是以数据收集为中心的网络。
第一章 概述 1.1 过程控制系统由哪些基本单元构成？画出其基本框图。 控制器、执行机构、被控过程、检测与传动装置、报警，保护，连锁等部件 1.2 按设定值的不同情况，自动控制系统有哪三类？ 定值控制系统、随机控制系统、程序控制系统 1.3 简述控制系统的过渡过程单项品质指标，它们分别表征过程控制系统的什么性能？ a.衰减比和衰减率：稳定性指标； b.最大动态偏差和超调量：动态准确性指标； c.余差：稳态准确性指标； d.调节时间和振荡频率：反应控制快速性指标。 第二章 过程控制系统建模方法 习题2.10 某水槽如图所示。其中F 为槽的截面积，R1，R2和R3均为线性水阻，Q1为流入量，Q2和Q3为流出量。要求： （1） 写出以水位H 为输出量，Q1为输入量的对象动态方程； （2） 写出对象的传递函数G(s)，并指出其增益K 和时间常数T 的数值。 （1）物料平衡方程为123d ()d H Q Q Q F t -+= 增量关系式为 123d d H Q Q Q F t ??-?-?= 而22h Q R ??= ， 33 h Q R ??=， 代入增量关系式，则有23123 ()d d R R h h F Q t R R +??+=? （2）两边拉氏变换有： 23 123 ()()()R R FsH s H s Q s R R ++ =
故传函为： 232323123 ()()()11R R R R H s K G s R R Q s Ts F s R R +=== +++ K=2323 R R R R +, T=23 23R R F R R + 第三章 过程控制系统设计 1. 有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需温度后排出。试问： （1） 影响物料出口温度的主要因素有哪些？ （2） 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？ （3） 如果物料在温度过低时会凝结，据此情况应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器 的正反作用？ 解：（1）物料进料量，搅拌器的搅拌速度，蒸汽流量 （2）被控变量：物料出口温度。因为其直观易控制，是加热系统的控制目标。 操作变量：蒸汽流量。因为其容易通过控制阀开闭进行调整，变化范围较大且对被 控变量有主要影响。 （3）由于温度低物料凝结所以要保持控制阀的常开状态，所以控制阀选择气关式。控制 器选择正作用。 2. 如下图所示为一锅炉锅筒液位控制系统，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的框图，判断控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服干扰的？ 解：系统框图如下：
网络控制系统的时延估算及补偿 摘要：在网络控制系统中，由于带宽等原因，各个节点在交换数据和通信时会出现时延，导致系统性能下降甚至不稳定。通过时延预估的方法，运用时间戳法估算出时延，将时间戳法和Smith预估补偿控制相结合。通过仿真可观察到比较稳定的输出响应。关键词：网络时延；时间戳法；预估补偿；Smith预估器 在网络控制系统中，传感器、控制器和执行器通过网络交换数据时，由于带宽和数据流量变化不规则等原因，会出现网络拥塞等现象，导致节点与节点间的信息交换出现时间延迟。这种由于网络介入而使控制系统的信息传输产生的时延，称为网络时延。网络时延的产生使得系统控制品质降低，甚至导致系统的不稳定。网络时延由几个部分组成[1]：(1)传感器节点采集数据以及处理数据所需要的时间。(2)传感器节点竞争发送权等待的时间和传感器数据在网络中的传输时间。(3)控制器节点计算控制量、处理数据所需要的时间。(4)控制器节点竞争发送权等待的时间和控制量在网络中的传输时间。(5)执行器节点处理数据所需要的时间。通常，为研究方便，将设备时延和通信时延合并考虑，即传感器到控制器时延τksc和控制器到执行器时延τkca。则网络控制系统的时延为τk=τksc+τkca。1 时延的计算方法网络控制系统由于时延的存在，会给系统的稳定性带来影响。预估控制可以对网络系统的时延进行预先计算，然后对下一步控制做出修正以补偿时延所带来的影响。假设传感器采用时间驱动，控制器与执行器采用事件驱动。则G(s)为不包含纯滞后的被控对象的传递函数，C(s)为控制器，D(s)为干扰信号。。系统传递函数为：有多种方法可估算出τksc和τkca值，例如往返时延动态估计法、平均窗口法[2]、均值法等。本文采用时间戳法对时延进行估计[3]。所谓时间戳法就是将数据产生的时间和数据一起发送出去。在网络间传输的数据包中既有数据信息，也有时间信息。在网络控制系统中，传感器把测量值及其时间放在一个数据包中，使得控制器在收到测量值的同时也得到了时间戳，并将该时戳值与本地时钟比较，很容易计算出时延值。2 时延补偿由于时延会给系统的稳定性和控制指标带来一系列影响，可以使用预估控制算法对系统进行修正，补偿时延带来的影响。比较流行的算法有预估模型算法控制、广义预测控制[6]、内模控制[7]等。本文运用Smith补偿算法，将Smith预估器加入网络控制系统中[8]。 从仿真图中看出，在网络环境下加入史密斯预估器，对时延进行补偿，无论系统里是否有随机干扰，都可使输出响应较为稳定。在网络控制系统中，时延的存在会降低控制的品质，甚至会使系统瘫痪。本文将时间戳法和Smith预估补偿法结合起来，运用时间戳法来估算时延。通过仿真，得到的响应较为稳定。由此，只要采用适合的网络时延动态补偿器，并对网络进行补偿，网络控制系统是可以实现稳定的。
网络控制系统时延研究综述 胡晓娅，朱德森，汪秉文 （华中科技大学控制科学与工程系，武汉430074） 摘要：网络控制系统中由于通讯网络的引入而导致的网络时延在不同程度上降低了系统的控制性能，甚至会造成系统的不稳定。本文就网络控制系统所带来的时延问题进行了详细地分析；根据两种闭环网络控制系统时延模型，对目前关于时延问题的常用分析与研究方法进行了论述和总结。在此基础上，进一步分析了闭环网络控制系统设计中针对时延问题尚待解决的问题以及一些新的研究方向。 关键词：网络控制系统随机时延控制策略调度算法 1 引言 随着计算机网络的广泛使用和网络技术的不断发展，控制系统的结构正在发生变化。使用专用或公用计算机网络代替传统控制系统中的点对点结构，实现传感器、控制器和执行器等系统组件之间的控制信息可以相互传递的系统，不仅在部件散布在大范围区域的广域分布式系统(如大型工业过程控制系统)中，甚至在集中的小型局域系统中(如航天器、舰船以及新型高性能汽车等)都正在或者将要得到使用。在这样的控制系统中，检测、控制、协调和指令等各种信号均可通过公用数据网络进行传输，而估计、控制和诊断等功能也可以在不同的网络节点中分布执行。通过网络形成闭环的反馈控制系统称为网络控制系统(Networked Control Systems，简记为ＮＣＳ)。ＮＣＳ与传统的点对点结构的系统相比，具有可以实现资源共享、远程操作与控制、较高的诊断能力、安装与维护简便、能有效减少系统的重量和体积、增加系统的灵活性和可靠性等诸多优点[１-3]。另外，使用无线网络技术还可以实现用大量广泛散布的廉价传感器与远距离的控制器、执行器构成某些特殊用途的ＮＣＳ，这是传统的点对点结构的控制系统所无法实现的。 但是ＮＣＳ在通过共享网络资源给控制系统带来各种优点的同时，也给系统和控制理论的研究带来了新的机遇和挑战。例如，由于信道竞争、物理信号编码和通信协议处理等带来的额外开销，在控制器、执行器和传感器之间不可避免地引入了不同类型的时延，这些时延统称为网络时延。根据所采用的网络协议和设备的不同，这类时延可能是确定的、有界的或随机的，它们在不同程度上降低了系统的控制性能，甚至造成系统的不稳定。尤其当网络上存在多个控制回路时，网络时延会使各回路之间产生耦合，从而使网络控制系统的分析和设计更加复杂[4，5]。因此，网络通信带来的端到端的时延是研究NCS的关键因素，既要减小时延降低其不确定性，又要克服时延对控制系统的不利影响。 本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助（20020487023） - 1 -
网络控制系统的发展现状及展望
有关网络控制系统的发展现状及展望的读书报告 1.概述 计算机技术和通信技术的飞速发展, 使网络应用在全球范围内日益普及, 并渗透到社会生活的各个领域。在控制领域，网络已逐渐进入人们的视野，并引领控制系统的结构发生着变化。通过公用或专用的通信网络来代替传统控制系统中的点对点结构已越来越普遍。这种通过网络形成闭环的反馈控制系统称为网络控制系统（NCSS）与传统点对点结构的控制系统相比。NCSS具有成本低、功耗小、安装与维护简便、可实现资源共享、能进行远程操作等优点。若采用无线网络，NCSS还可以实现某些特殊用途的控制系统，这是传统的点对点结构的控制系统所无法实现的。NCSS的诸多优点使其在远程医疗、智能交通、 航空航天、制造过程以及国防等领域得到了日益广泛的应用。 然而，网络并不是一种可靠的通信介质。由于网络带宽和服务能力的物理限制，数据包在网络传输中不可避免地存在时延、丢包以及时序错乱等问题。这些问题是恶化系统性能以及导致NCSS不稳定的重要原因，并且这些问题的存在使传统控制理论很难直接应用于NCSS的分析和设计。为保证NCSS稳定并具有满意的控制性能，必须深入研究NCSS并发展与其相适应的分析和设计理论。近年来，NCSS的研究得到了来自控制领域、信号处理领域、以及通讯领域研究人员的共同关注，相关文献层出不穷。本文力图回顾近年来这一领域的重要成果，总结并指出这一领域下一步的发展方向和有待解决的新课题。 2.网络控制中的基本问题 2.1 时延 由于网络带宽和服务能力的物理限制，数据包在网络传输中不可避免地存在时延。网络时延受网络协议、负载状况、网络传输速率以及数据包大小等因素的综合影响，其数值变化可呈现随机、时变等特性。在NCSS的研究中，时延的数学描述主要采用以下3类模型: 固定时延模型、具有上下界的随机时延模型以及符合某种概率分布的概率时延模型。 2.2 丢包 由于网络节点的缓冲区溢出、路由器拥塞、连接中断等原因，数据包在网络传输中会出现丢失现象；丢包受网络协议、负载状况等因素的综合影响，通常具有随机性、突发性等特点。在NCSS的研究中，丢包的数学描述主要有以下两种方法: 1）确定性方法: 该方法通常采用平均丢包率或最大连续丢包量来描述丢
过程控制系统习题解 答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？
低时延光网络技术白皮书 中国电信集团公司 2016年6月
目录 1概述 (1) 2低时延的业务需求 (1) 2.1金融/交易类业务对低时延的极致需求 (1) 2.24K/8K高清视频/虚拟现实等业务的高吞吐量需求 (3) 2.3实时性云业务的低时延需求 (4) 2.45G移动通信的低时延承载需求 (5) 3光网络的时延优势及构成分析 (6) 3.1光网络的时延优势 (6) 3.2光网络时延构成分析 (8) 3.3光网络设备时延的构成分析 (10) 3.4光网络时延性能的显性化监测 (12) 4光网络时延的优化举措 (13) 4.1光网络时延优化的基本举措 (13) 4.2光网络时延优化的高级举措 (14) 4.3总结 (15)
图表目录 图 1 纽约至芝加哥微波中继电路时延性能示意图 (2) 图 2 ITU-R M. 2083定义的IMT-2020(5G)关键能力指标 (5) 图 3 OSI七层模型时延比较示意图 (7) 表 1 网络电路时延分析 (7) 表 2 非相干光网络电路时延分布量化分析表 (8) 表 3 相干光网络电路时延分布量化分析表 (9) 表 4 SDH承载的FE业务时延测试结果表 (11) 表 5 FEC不同工作模式时延结果 (12) 图 4 OTN时延测试（DM）技术原理示意图 (13)
1概述 近几年来，网络时延（Delay/Latency）性能越来越得到人们的重视，逐渐成为通信业界的新热点。低时延网络也成为运营商所关注的发展方向。 光传送网作为最基础的承载网络，在各类通信技术中拥有最低和最稳定的时延性能。但是随着“互联网+”的深入发展，电信网络开始与各行各业深度融合，某些新兴行业和新兴业务对网络时延提出了近乎苛刻的需求，某些需求甚至到了现有光传送网络技术和组网结构无法满足的程度。因此，非常有必要对低时延业务需求进行深入分析，从而进一步研究光传送网络的低时延优化技术，以更好的满足这些低时延业务的需求。 本白皮书将首先分析低时延业务需求和降低网络时延的现实意义，然后量化分析光传送网络中的时延分布，最后提出光传送网时延性能优化策略。 2低时延的业务需求 目前明确提出低时延需求的业务有四类：第一是金融和电子交易类用户，特别是大家耳熟能详的从事期货等产品高频交易（HFT: High Frequency Trading）的电子交易类用户；第二是基于TCP协议的高清视频类业务，包括4K/8K高清视频直播和点播业务、高清视频会议、以及未来的虚拟现实（VR）等实时性要求极高的大带宽业务；第三是部分云业务，特别是虚机迁移、数据热备份和实时性要求比较高的云桌面、云支付等业务；第四是尚处于研究阶段的未来5G移动网络的传送承载业务，目前5G网络对传送承载层预留的时延指标非常苛刻，需要一些低时延传输新技术加以保障。 2.1金融/交易类业务对低时延的极致需求
有关网络控制系统的发展现状及展望的读书报告 1.概述 计算机技术和通信技术的飞速发展, 使网络应用在全球范围内日益普及, 并渗透到社会生活的各个领域。在控制领域，网络已逐渐进入人们的视野，并引领控制系统的结构发生着变化。通过公用或专用的通信网络来代替传统控制系统中的点对点结构已越来越普遍。这种通过网络形成闭环的反馈控制系统称为网络控制系统（NCSS）与传统点对点结构的控制系统相比。NCSS具有成本低、功耗小、安装与维护简便、可实现资源共享、能进行远程操作等优点。若采用无线网络，NCSS还可以实现某些特殊用途的控制系统，这是传统的点对点结构的控制系统所无法实现的。NCSS的诸多优点使其在远程医疗、智能交通、航空航天、制造过程以及国防等领域得到了日益广泛的应用。 然而，网络并不是一种可靠的通信介质。由于网络带宽和服务能力的物理限制，数据包在网络传输中不可避免地存在时延、丢包以及时序错乱等问题。这些问题是恶化系统性能以及导致NCSS不稳定的重要原因，并且这些问题的存在使传统控制理论很难直接应用于NCSS的分析和设计。为保证NCSS稳定并具有满意的控制性能，必须深入研究NCSS并发展与其相适应的分析和设计理论。近年来，NCSS的研究得到了来自控制领域、信号处理领域、以及通讯领域研究人员的共同关注，相关文献层出不穷。本文力图回顾近年来这一领域的重要成果，总结并指出这一领域下一步的发展方向和有待解决的新课题。 2.网络控制中的基本问题 2.1 时延 由于网络带宽和服务能力的物理限制，数据包在网络传输中不可避免地存在时延。网络时延受网络协议、负载状况、网络传输速率以及数据包大小等因素的综合影响，其数值变化可呈现随机、时变等特性。在NCSS的研究中，时延的数学描述主要采用以下3类模型: 固定时延模型、具有上下界的随机时延模型以及符合某种概率分布的概率时延模型。 2.2 丢包 由于网络节点的缓冲区溢出、路由器拥塞、连接中断等原因，数据包在网络传输中会出现丢失现象；丢包受网络协议、负载状况等因素的综合影响，通常具有随机性、突发性等特点。在NCSS的研究中，丢包的数学描述主要有以下两种方法: 1）确定性方法: 该方法通常采用平均丢包率或最大连续丢包量来描述丢包； 2）概率方法: 该方法假设丢包满足某种概率分布，如有限状态的Markov过程、Berno分布等，并采用相应的概率模型来描述丢包。 2.3 时序错乱 由于数据包传输路径不唯一、且不同路径的传输时延亦不尽相同，数据包到达目的节点的时序可能发生错乱。数据包的时序错乱是随机性网络时延的衍生现象，因而时序错乱亦能恶化NCSS的控制性能甚至造成系统不稳定。 2.4 单包传输和多包传输 以数据包形式传输信息是NCSS有别于传统控制系统的重要特点之一。根据传输策略不同，NCSS的数据传输分为单包传输和多包传输两种情况。单包传输
第1章思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点为什么说过程控制多属慢过程参数控制 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统典型过程控制系统由哪几部分组成 解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统
解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。1-6 什么是被控对象的静态特性什么是被控对象的动态特性二者之间有什么关系解答： 被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 二者之间的关系： 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性 解答： 稳态： 对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达 到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静 止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态： 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统 又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些各自的定义是什么 解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； y与最终稳态值y（∞）之比的百分数σ； 超调量：第一个波峰值 1 残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y（∞）与设定值之间的偏差C称为残余偏差，简称残差；
第44卷第4期2018年4月 北京工业大学学报 JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.44 No.4 Apr. 2018 基于车联网和移动边缘计算的时延可容忍数据传输 李萌1,2,司鹏搏1,2,孙恩昌1,2,张延华1,2 (1.北京工业大学信息学部，北京100124 ; 2.北京工业大学先进信息网络北京实验室，北京100124) 摘要：以物联网和车联网为代表的智慧城市的快速发展，使网络中的数据传输与数据计算面临巨大挑战，网络资源的分配也越来越受到广泛关注，为此提出了一种基于移动边缘计算的新型网络架构，通过整合物联网与车联网，用以传输时延可容忍数据及处理数据计算任务.由于在同一网络架构下，需要融合多种网络标准和协议，基于可编 程控制原理的软件定义网络技术被应用于所提网络架构中.此外，时延可容忍数据在软件定义的车联网中的传输 与计算节点选择过程可建模为部分可观测马尔科夫决策过程，从而优化并获得最小化系统开销，包括最小网络开 销和最短数据计算处理时间.仿真结果表明，与已有方案相比，所提方法可以有效地降低系统开销，缩短数据计算 执行时间，提升数据计算效率，且在传输时延允许条件下，保证时延可容忍数据的传输到达率. 关键词：车联网；物联网；时延可容忍数据；移动边缘计算；软件定义网络 中图分类号：TN929 文献标志码：A文章编号：0254 -0037(2018)04 -0529 -09 doi： 10.11936/b j u t x b2017070032 Delay-tolerant Data Traffic Based on Connected Vehicle Network and Mobile Edge Computing LI Meng1，2，SI Pengbo1，2，S U N Enchang1，2，Z H A N G Yanhua1，2 (1.Fac ult y o f Info rm a t i o n Technology，B e i j i n g U n i v e r s i t y o f Technology，B e i j i n g100124，China； 2.B e i j i n g Lab or at or y o f Advanced Inf or m a t i o n Networks，B e i j i n g U n i v e r s i t y o f Technology，B e i j i n g100124，China) Abstract：With the explosion in the number of Internet of things (IoT)and connected vehicle networks in smart city，the challenges t o meet the demands from both data t r a f f i c delivery and data computing are increasingly prominent，and the allocation of network resources has attracted great attention.A novel network architecture based on mobile edge computing (M E C)was proposed in t h i s paper t o incorporate connected vehicle networks and IoT networks t o transmit the delay-tolerant data and execute the computing tasks.In order t o integrate diverse and complex standards and protocols in the same network，the programmable control principle originated from software-d efine networking(S D N)paradigm was introduced.Moreover，the process of delay-tolerant data transmission and computing node selection in software-defined vehicle network was formulated as a partiall y observable Markov decision process (P O M D P)t o minimize the system cost，which consists of both the network overhead and execution time of computing tasks.Simulation results show that the system cost can be decreased e f ficien tly compared with the existing schemes，the processing time of computing tasks can be shorten and the computing efficiency can be improved.Furthermore，the arriva l rate of delay-tolerant data can also be ensured 收稿日期：2017-07-20 基金项目：国家自然科学基金资助项目（61372089,61571021，61671029) 作者简介：李萌（1988—），男，博士研究生，主要从事无线网络资源分配、软件定义网络、物联网方面的研究，E-mail: limeng0720@ emails.b j u https://www.doczj.com/doc/4218445050.html, 通信作者：张延华（1960—)，男，教授，博士生导师，主要从事信号处理方面的研究，E-mail:zhangyh@b j u https://www.doczj.com/doc/4218445050.html,