基于Matlab的网络控制系统仿真平台

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基于物联网的图形化虚拟仿真实验平台设计

基于物联网的图形化虚拟仿真实验平台设计领兄【摘要】The virtual simulation platform proposed in this paper and working in Web environment is based on B/S struc?ture. The MySQL is adopted by the server. The Java language is used to profile the interface program,read the model data in da?tabase,and generate the Simulink simulation program. Matlab as the operation core is used to run the M?file to simulate the model file by calling the Java interface program and feed the simulation results back. The virtual simulation platform based on network was tested by means of two simulation examples to verify the validity of the platform.%提出的Web环境下的虚拟仿真平台基于B/S结构，服务器端采用MySQL数据库，使用Java语言编写接口程序，从数据库中读取模型数据并生成Simulink仿真程序，运算核心Matlab运行M文件，通过调用Java 接口程序对该模型文件进行仿真并返回仿真结果。

最后，结合两个仿真实例来测试基于网络的虚拟仿真平台，验证了该平台的有效性。

【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】5页(P32-35,40)【关键词】虚拟仿真平台;Matlab;Simulink;虚拟实验室【作者】领兄【作者单位】呼和浩特职业学院计算机信息学院，内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;TM417近年来高校规模不断增大，学生人数的不断增加造成实验室设备资源紧张、不能满足学生要求的现象[1]。

基于MATLAB的simulink对信号调制与解调的仿真

基于MATLAB的对信号调制与解调的仿真摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。

本文主要是以simulink为基础平台，对2ASK、2FSK、2PSK信号的仿真。

文章第一章内容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望；第二章是对2ASK、2FSK和2PSK信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容，第三章是2ASK、2FSK和2PSK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法，在解调部分各信号都是采用相干解调的方法，而且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。

关键词：2ASK、2FSK、2PSK，simulink,调制，相干解调目录摘要 (32)第一章绪论 (34)1.1 MATLAB/Smulink的简介 (34)1.2 通信发展简史....................................... 错误！未定义书签。

4 1.3 通信技术的现状和发展趋势........................... 错误！未定义书签。

7 第二章 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的基本原理和实现...... 错误！未定义书签。

7 2.1 2ASK的基本原理和调制解调实现..................... 错误！未定义书签。

8 2.2 2FSK的基本原理和调制解调实现.................... 错误！未定义书签。

11 2.3 2PSK的基本原理和调制解调实现................... 错误！未定义书签。

基于matlab gui的控制系统界面设计毕业设计论文

基于MATLAB GUI的控制系统界面设计摘要：MATLAB语言是一种十分有效的工具，能容易地解决在系统仿真及控制系统设计领域的教学与研究中遇到的问题，它可以将使用者从频繁的底层编程中解放出来，把有限的宝贵时间更多地华仔解决科学问题上。

MATLABA GUI是MATLAB人际交互界面。

由于GUI本身提供了windows基本控件的支持，并且具有良好的时间驱动机制，同时提供了MATLAB数学库的接口，所以GUI对于控制系统仿真的平台设计显得十分合适。

GUI对于每个用户窗口生成.fig和.m 文件。

前者负责界面的设计信息，后者负责后台代码的设计。

本文界面设计主要基于MATLAB GUI平台，结合控制系统基础理论和MATLAB控制系统工具箱，实现了用于控制系统界面的设计。

主要包括：进行常规控制环节（比如PID）的图形界面设计，能够在已知传输函数的情况下，输出常用响应曲线。

关键词：控制系统；MATLAB GUI；计算机设计Control system based on MATLAB GUI interface designAbstract: MATLAB language is a very effective tool,and can be easily resolved in the system simulation and control system of teaching in the field of computer-aided design and research problems,it could be the bottom of the user from tedious programming liberate the limted spend more valuable time to solve scientific problems. The MATLAB GUI is the interative interface.As the GUI itself provides the basic control windows support,and has a good mechanism for event-driven,while providing the MATLAB Math Library interface,the GUI for control system simulation platform for the design of it is suitable. GUI window generated for each user.Figand .M file. The former is responsible for the design of the interfaceinformation,which is responsible for the design of the background code.Research done in this article is mainly based on MATLAB GUI platform,the basis of combination of control syetem theory and MATLAB Control System Toolbox,the realization of control systems for computer-aided analysis and design software.Mainly includes:routine control links,such as PID,graphical interface design,can in the known transfer function of the case,the output respnonse curve is commonly used.Key words: Control System;MATLAB GUI;Computer design目录1 概述 (1)1.1 本文研究的目的以及意义 (1)1.2 已了解的本课题国内外研究现状 (1)1.3 本课题研究内容 (3)2 控制系统与MATLAB语言 (3)2.1 控制系统理论基础 (3)2.1.1 控制系统的古典理论与现代理论 (3)2.1.2 控制系统理论的基本内容 (4)2.2 MATLAB语言与控制系统工具箱 (4)2.2.1 MATLAB软件介绍 (5)2.2.2 控制系统工具箱介绍 (7)3 MATLAB简介及应用 (9)3.1 MATLAB GUI (9)3.2 图形用户界面设计工具的启动 (10)3.2.1图形用户界面设计工具的启动方式 (10)3.2.2 菜单方式 (10)3.2.3 图形用户界面设计窗口 (13)3.3 图形用户界面开发环境(GUIDE) (14)3.4 控件对象及属性 (16)3.5 菜单设计 (18)3.5.1 建立用户菜单 (18)3.5.2 菜单对象常用属性 (18)3.5.3 快捷菜单 (18)3.5.4 对话框设计 (19)3.5.5 公共对话框 (19)3.6 GUI程序设计 (19)4 GUI控制系统界面 (20)4.1 GUI控制系统界面设计 (20)4.1.1 具体设计步骤 (20)4.2 具体实现过程 (23)4.2.1 运行效果 (23)4.2.2 实现代码 (24)[参考文献] (25)附录 (26)谢辞 (29)1 概述1.1 本文研究的目的以及意义自动控制原理是自动控制专业和自动化专业的主要课程之一[3]，是研究自动控制技术的基础理论课，是必修的专业基础课程。

自动控制原理试题

A. 开环控制 B. 反馈控制 C. 按给定补偿 D. 按扰动补偿
4.以下不属于非线性系统特点的是（）
A. 满足叠加性 B. 存在自激振荡 C.有多个平衡点 D. 频率响应会畸变
5.设系统开环传递函数为，则开环放大倍数为（）
A. ； B. 6； C. 12； D. ２
三、判断题（每小题２分，共10分）
1）系统的闭环脉冲传递函数；（4分）
2）判定系统的稳定性；（4分）
3）说明零阶保持器对系统的影响。（4分）
六、控制系统两种结构方案如图所示。(12分)
１）如何调整K1，K2和K3，使系统获得良好动态性能？
２）比较两种方案的特点。
七、已知单位反馈系统传递函数为，（14分）
１）试绘制概略根轨迹。
２）分析各参数变化对系统性能的影响。
A. zpk B. tf C. ss D. sos
2.关于开环放大倍数对系统性能的影响，错误的是（）
A. 提高开环放大倍数，系统的快速性提高，稳定性增强；
B. 开环放大倍数与开环相频特性无关；
C. 提高开环放大倍数，能够提高系统的稳态精度；
D. 开环放大倍数等于０型系统的静态位置误差系数。
3. 控制系统结构如图所示，则系统属于（）
则T =秒，A =。
二、求图示系统的传递函数。（10分）
三、稳定性分析（共2题，5分/题，共10分）
1.已知系统的特征方程如下，应用劳斯稳定判据判定稳定性。
2.设二阶非线性系统，判定系统奇点的类型并给出Matlab仿真程序。
四、已知渐进对数幅频特性曲线如图所示，求开环传递函数，并求截止频率、相角裕度。
（16分）
五、设带理想继电特性的非线性控制系统如图所示。设系统的初始状态为零，利用相轨迹法分析系统在阶跃信号作用下的运动过程（10分）。

基于Matlab的移相全桥变换器仿真实验平台设计

入输出信号相同即可。所建立的模型可以是程序模块或基本单元组成的电路模块。
将移相脉冲发生器看作由脉冲信号发生器、移相信号发生器和死区时间设置３部分组成的一个功能模块，如图６所示。其中，脉冲信号发生器产生频率固定且占空比为５０％的互补方波脉冲Ｑ和ＱＮ；移相信号发生器产生相对于脉冲波形Ｑ和ＱＮ有一定相位差的互补方波脉冲Ｑ’和ＱＮ’，此相位差的大小由调节器的输出决定，小于方波脉冲周期的１／２；死区时间设置模块分别设置两组互补方波脉冲之间的死区时间。
图２主电路的Ｍａｔｌａｂ模型图
主电路中的变压器起着隔离和传输功率的作用，变压器次级与二极管构成全波整流器，如图２所示；滤波器为常用的倒 “Ｌ”型结构；负载由带有跳变装置的电阻Ｒｏ１和Ｒｏ２组成。跳变装置Ｓ１和Ｓ２的构成如图３所示，其作用是测试系统在负载变化时的动态响应，使负载电阻在ｔ＝０．０１ｓ（该时间值可自行设定）处从Ｒｏ１跳变到Ｒｏ２。
图３负载跳变模块构成图
由于Ｍａｔｌａｂ仿真工具箱中没有运放模块，故补偿网络可以采用ＰＩ或ＰＩＤ模块［７－９］，或者直接用带有限幅功能的传递函数模块，如图５所示。
２．２控制系统模型的建立移相全桥变换器的控制系统包含调节器和移相脉
首先利用控制对象传递函数类型选定补偿网络结构然后依据频率特性曲线设定补偿网络的零极点再根据系统开环传递函数频率特性曲线的期望穿越频率调整补偿网络增益就得到了反馈控制中补偿网络的传递函数gcv56表示可以通过设置零极点转化为单零点单极点等其他类型的传递函数表达式

基于MATLAB的MAC协议仿真分析

基于MATLAB的MAC协议仿真分析作者：朱逢园党旺来源：《数码设计》2020年第10期摘要：随者无线网络技术和互联网的快速发展，无线局城网凭借着灵活、力便等优势，已经被广泛应用。

本文以MATLAB软件为主要开发工具，分析了MAC层的DCF访问机制，在MATLAB平台上实现IEEE 802.11系列标准协议中关键物理层技术和MAC层接入机制的性能仿真和验证。

关键词：无线局域网;MAC;DCF中图分类号：TN929;文献标识码：A;文章编号：1672-9129（2020）10-0039-011;序言随着无线网络技术的快速发展，MAC作为媒体访问控制协议，其主要作用是控制每个通信节点对信道的访问，解决冲突，实现高效共享。

近年来，许多研究者致力于IEEE802.11无线网络性能的分析、研究和改进，但大部分工作局限于无AP无线局域网的性能，能够用于提高AP通信能力（通常称为提高节点的优先级）的研究很少，本文将系统研究无线网络中常用的MAC层协议，并对其进行仿真。

2;IEEE802.11 MAC接入控制协议概述MAC层的功能主要由层协议来完成，层协议定义了访问媒体的规则。

层协议决定了网络容量，系统频率利用率、网络性能等，以及无线媒体访问控制的协调功能，包括分布式协调功能、协调功能、协调功能混合等[1]。

2.1 CSMA/CA载波侦听机制该技术是利用载波传感技术来比较待测信号与参考点。

如果信号强度低于参考点，则说明频带尚未使用。

工作站可以使用这个带宽发送和接收数据。

反之，如果信号强度高于参考点，说明当前传输介质处于忙碌状态，则工作站必须延迟传输时间，继续检测传输介质，直到传输介质处于空闲状态，才能传输帧。

在标准中，物理层评估无线媒体的空闲时间，并使用物理载波截取该层对无线传输介质的占用情况进行估计，利用网络分配向量进行估计，实现虚拟截取，避免不必要的传输尝试。

只有当两种监听机制的监听结果空闲时，才可以认为无线媒体处于空闲状态。

基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文

基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用，通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究，提出一种有效的控制系统设计方案，并通过实验验证其正确性和有效性。

本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述，包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。

我们以一个具体的控制系统为例，对其进行分析和设计。

在这个过程中，我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具，对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。

在完成理论分析和实际设计之后，我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。

通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析，我们提出了一种高效的仿真策略。

我们将所设计的控制系统应用于实际场景中，通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。

本论文通过理论与实践相结合的方法，深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。

基于matlab simulink的直流微电网的建模和仿真

直流微电网的建模和仿真目录1 引言 (3)1.1 目的 (3)1.2 文档格式 (3)1.3 术语 (3)1.4 参考文献 (3)2 系统概述 (4)3直流微网的能量管理方法 (4)4系统建模 (5)4.1PV电池 (5)4.2 PV电池DCDC变换器建模 (8)4.3蓄电池双向DCDC1变换器建模 (9)4.4逆变器建模 (11)4.5负载建模 (12)4.6蓄电池建模 (13)5仿真验证 (13)6结论 (18)1 引言1.1 目的该文档针对独立智能供电及生活保障系统的需求，给出了提供智能供电的直流微电网系统框架，并根据这一框架搭建理论模型和仿真模型。

验证这一直流微电网系统的功能可行性。

1.2 文档格式本文档按以下要求和约定进行书写：（1）页面的左边距为2.5cm，右边距为2.0cm，装订线靠左，行距为最小值20磅。

（2）标题最多分三级，分别为黑体小三、黑体四号、黑体小四，标题均加粗。

（3）正文字体为宋体小四号，无特殊情况下，字体颜色均采用黑色。

（4）出现序号的段落不采用自动编号功能而采用人工编号，各级别的序号依次为（1）、1）、a)等，特殊情况另作规定。

1.3 术语1.4 参考文献2 系统概述图1 直流微网的系统框图图1为直流微网的系统框图，仿真系统包括以下几个部分：1)PV组件的特性模型2)蓄电池的模型3)PV组件后的DCDC拓扑模型和控制模型4)蓄电池后双向DCDC1的拓扑模型和控制模型5)逆变器包括：单相逆变器和三相逆变器的拓扑模型和控制模型6)交流负载模型7)直流负载模型8)超级电容模型（暂缺）9)超级电容后双向DCDC2的拓扑模型和控制模型（暂缺）10)柴油机模型（暂缺）11)智能控制器2与光伏智能控制器的协调控制模型（暂缺）3直流微网的能量管理方法能量管理思想：管理微网中各分布电源的能量流动，使得微网工作最优状态。

以下为结合我们项目的一个能量管理原则，有了这个管理原则，就可以明确各个分布电源的控制方法。

matlab电路仿真教程

基于MATLAB/Simulink的直流电路仿真分析

电路如图所示，参数如下：R1=2，R2=4，R3=12，R4=4，R5=12，R6=4， R7=2，Us=10V。求i3，U4，U7；

仿真结果
举例说明 Sim6_1.mdl
三、Simulink常用模块介绍
在模块浏览器中的Simulink节点下包含了搭建一个Simulink模块所
需要的基本模块。本节主要对其中的Sources模块库、Sinks 模块库、 Simpower systeems模块库中的常用模块进行介绍。
Sources 模块

阶跃函数，起始时间是第1秒而非0秒。双击step模块，对仿真起始时间(step time)和阶跃值(Initial value, Final value) 的大小进行设置。
举例说明
2. 对信号线的操作
改变粗细、设定标签、线的折弯、线的分支举例说明
3. 对运行仿真的操作
设置仿真参数启动仿真仿真结果分析
（1）设置仿真参数
Simulink模块编辑窗口菜单栏： Simulation /Simulation Parameters Solver页：设置仿真的开始和结束时间，选择解法器，说明解法器参数及选择一些输出选项
Communications Blockset（通信模块集）
Control Neural
System Toolbox（控制系统工具箱）
Network Blockset（神经网络模块集）
Power System
Blockset（电源系统模块集）
……
3. Simulink模块编辑窗口
启动方式： (1)模块库浏览器的菜单“File”/“New”/“Model”命令 (2)单击工具栏上的图标

基于matlab的智能PID控制器设计和仿真毕业设计论文

基于MATLAB的智能PID控制器设计与仿真摘要在工业生产中应用非常广泛的是PID控制器，是最早在经典控制理论基础上发展起来的控制方法，应用也十分广泛。

传统的PID控制器原理十分简单，即按比例、积分、微分分别控制的控制器，但是他的核心也是他的难点就是三个参数（比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd）的整定。

参数整定的合适，那么该控制器将凭借结构简单、鲁棒性好的优点出色的完成控制任务，反之则达不到人们所期望的控制效果。

人工神经网络模拟人脑的结构和功能而形成的信息处理系统，是一门十分前沿高度综合的交叉学科，并广泛应用于工程领域。

神经网络控制是把自动控制理论同他模仿人脑工作机制的数学模型结合起来，并拥有自学习能力，能够从输入—输出数据中总结规律，智能的处理数据。

该技术目前被广泛应用于处理时变、非线性复杂的系统，并卓有成效。

关键词自适应PID控制算法，PID控制器，神经网络Design and simulation of Intelligent PID Controllerbased on MATLABAbstractPID controller ,the control method which is developed on the basis of classical control theory, is widely used in industrial production.The Principle of traditional PID controller is very simple, which contains of the proportion, integral, differential three component, but its core task and difficulties is three parameter tuning(proportional coefficient Kp, integral coefficient Ki and differential coefficient KD).If the parameter setting is suitable, the controller can accomplish the control task with the advantages of simple structure and good robustness;but on the contrary, it can not reach the desired control effect which we what.Artificial neural network , the formation of the information processing system which simulate the structure and function of the human brain , is a very high degree of integration of the intersection of disciplines, and widely used in the field of engineering. Neural network control ,combining automatic control theory and the imitate mathematical model of the working mechanism of human brain , has self-learning ability, and can summarize the law of the input-output data , dealing with data intelligently .This technique has been widely used in the process of time-varying, nonlinear and complex system, and it is very effective.Key W ord:Adaptive PID control algorithm，PID controller，Neural network目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)第二章 PID控制器 (2)2.1 PID控制原理 (2)2.2常规PID控制器的算法理论 (3)2.2.1 模拟PI D控制器 (3)2.2.2 数字P I D控制算法 (3)2.2.3常规PID控制的局限 (5)2.2.4 改进型PID控制器 (5)第三章人工神经网络 (8)3.1 人工神经网络的原理 (8)3.2神经网络PID控制器 (8)3.2.1神经元PID控制器 (8)3.2.2 单神经元自适PID应控制器 (9)3.3 BP神经网络参数自学习的PID控制器 (12)第四章MATAB仿真 (16)4.1 仿真过程 (16)第五章结论与展望 (24)致谢 (25)参考文献 (25)华东交通大学毕业设计（论文）第一章绪论1.1 课题研究背景及意义在工业生产中应用非常广泛的是PID控制器，是最早在经典控制理论基础上发展起来的控制方法，应用也十分广泛。

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节点 2是执行机构 ,主要用于接收及处理控制器端输出的控制信息 ,并对控制对象输入控制信息 ,使其执行相应操作。实验中 , TrueTime Kernel模块接收端 A /D 接地、执行器无中断信号 Interrup ts接地、Rcv用来接收系统的信息 ;在发送端保存 D /A、Monitors、P接口的输出信号 , Schedule接口用来监控系统的资源分配情况。模块选用 ttgetm sg ( )和 ttanalogout( ) 2个库函数接收信息 ,并把处理后的信息发送给下一个节点。 2. 3 传感器
控制系统的各组成部分由 TrueTime Kernel模块构成 ,数据的传递或监控系统的运行由 8 个接口来完成 ,具有简单灵活的实时内核以及网络接口、外部通道、A /D 和 D /A 转换器接口等。控制系统信息传递的网络环境可利用 TrueTime Network 模块达到要求 , 其主要功能包括灵活使用多种调度策略 ;可设置传输速率、媒体访问控制协议、网络节点数等网络参数 ; 可根据设定的网络模型模拟数据的接收与发送 ;当模块被触发时 ,可执行相应的功能。
网络节点由 TrueTime Network 构建 ,模块内可方便地设定网络速度、传输控制协议以及许多其他的网络模型参数 ,并按照选定的网络模型模拟数据的接收与发送情况。
接收 /发送的信息包括接收方和发送方主机节点的信息和用户定义的数据 (通常是控制信号或测量信号 ) 、信息总长度和实时属性参数 (如优先权、截止时间等 ) 。在仿真环境下 ,当一条信息传输完成后 ,其将被存储在目的主机节点的缓冲区 ,并以中断的形式通知目的主机。
修改稿收到日期 : 2009 - 08 - 14。第一作者孙君曼 ,女 , 1969年生 , 2002 年毕业于华中科技大学控制理论与控制工程专业 ,获硕士学位 , 副教授 ;主要从事网络化控制系统方面的研究。
《自动化仪表》第 31卷第 3期 2010年 3月
基于 Matlab开发的系统仿真工具 TrueTime 能够为 NCS仿真提供网络实验环境、基本结构和良好的物理系统接口 ,并能够按照 Matlab 的方式调用代码 ,执行性好。本文利用 Matlab / TrueTime 提供的 TrueTime Kernel、TrueTime Network模块 ,构建了 NCS仿真模型。网络控制系统结构如图 1所示。
图 1 网络控制系统结构框图 Fig. 1 Structure of NCS
控制器采用 P ID 算法 ,受控对象为线性二阶系统 , 执行器和传感器均为事件驱动 ,网络协议采用 CSMA / CD ( Ethemet) 。通过逐渐加深时延程度和依次增大丢包量来得到具体的仿真实验数据 ,并分析网络特性对控制系统性能的影响程度。以此实验平台为基础 ,可对控制算法与网络调度等问题进行深入研究。
(1)
式中
:
·
x
(
t)
为系统的
n ×1维状态向量 ; u ( t)为
r ×1维
控制向量 ; y ( t) 为 m ×1 维输出向量 ; A 为 n ×n 维、B
为 n ×r维、C 为 1 ×n维的矩阵。
离散化后 ,系统的方程为 :
X ( k + 1) = <X ( k) +γu ( k)
(2)
节点 1产生干扰信号 ,主要是发送堵塞信号到网
20
PROCESS AUTOM AT IO N INSTRUM ENTAT IO N Vol131 No13 M arch 2010
基于 Matlab的网络控制系统仿真平台孙君曼 ,等
络 ,堵塞信号优先在控制器节点执行 ,每个节点都有初始化脚本和编码函数。 Interrup ts、A /D接口接地 ; Rcv用来接收系统的信息 ,发送端 Schedule口用来监控系统的资源分配情况 ,其他接口 D /A、Monitors、P等用于输出信号的保存。该模块选用了库函数 ttsendm sg( ) 。 2. 5 网络模块
(郑州轻工业学院电气信息工程学院 1 ,河南郑州 450002;开封空分设备集团公司 2 ,河南开封 475000)
摘要 : 为了在不同网络情况下对 NCS性能进行比较 ,并且能够方便控制算法研究 ,建立了功能完善的网络控制系统 (NCS)平台。对 Matlab / TrueTime主要特点进行了分析 ,并利用其核心模块和网络模块 ,建立了一种 NCS仿真模型 ;详细介绍了基于 TrueTime网络仿真环境下 NCS仿真模型的构建方法 ,并针对网络传输中出现的问题进行了实验研究和全面分析 ,对 NCS的时延和丢包实验进行了深入地分析。实验结果表明该平台为 NCS研究提供了便捷的途径。关键词 : 网络控制系统 TrueTime 时延丢包 Network模块 Kernel模块中图分类号 : TP13 文献标志码 : A Abstract: To compare the performance of NCS under different network situations, and make the study of control algorithm s easier, the networked control system (NCS) p latform with comp rehensive functions is established. The main features ofMatlab / TrueTime are analyzed, and a NCS simu2 lation model is established by adop ting the kernel and network module ofMatlab / TrueTime. The method of how to establish the simulated model of NCS based on TrueTime network simulation environment is introdced in detail, and the p roblem s occurred in network transm ission are researched by experiments and analyzed comp rehensively. The experiments of time delay and packets loss experiments in NCS are analyzed in detail. The ex2 perimental result indicates that this p latform p rovides easy and rap id path of researching NCS. Keywords: Networked control system (NCS) TrueTime Time delay Packet lost Network module Kernel module
节点 4为传感器模块 ,用于检测受控对象 ,并通过 A /D 转换成数字信息 ,经传感器模块处理之后 ,以数字量的方式发送给网络模块 ,再经该模块处理后发送给控制器。实验中 , Intermp ts、Rcv接地 , 发送端接口 D /A、Snd、Monitors和 P用于输出信号的保存 , Schedule 接口监控系统的资源分配情况 ,并利用 ttanalogin ( )和 ttsendm sg( ) 2 个库函数接收信息 ,并把处理后的信息发送给系统的下一个节点。 2. 4 干扰信号节点
节点 3为控制器 ,用于处理参考输入和传感器端输入的信息 ,并发送结果到执行器节点。将从网络中得到的传感器端的输出信号与参考信息进行比较 ,得到差值 ,再根据控制段设计的系统控制策略计算出控制量 ,最后通过网络发送给执行结构 [3 - 4 ] 。
控制器由线性控制器、TrueTime Kernel模块这 2 部分组成。线性控制器用来处理传感器的信息 ( Rcv 端 ) ; TrueTime Kernel模块共包括 A /D、interrup ts和 rcv 这 3个输入端以及 D /A、Monitors、P、snd 和 Schedule 这 5个输出端。接口输入信息由 A /D 端进入 ,控制器因无中断所以 interrup ts端接地 , rcv接收的信息经控制器处理后 ,由 snd 发送给系统的网络模块 , Schedule 用来监控系统的资源分配情况。控制器节点使用库函数 ttgetm sg( ) ,可以得到从网络上传来的传感器的信息 ;使用 ttsendm sg( ) ,可以给下一个节点发送信息。 2. 2 执行机构
2 网络控制系统模型的建立
网络控制系统的模型构成如图 2所示。
图 2 网络控制系统的模型 Fig. 2 Model of etworked control system
这里的控制对象是一个二阶系统 ,状态方程为 :
·
x ( t) = A x ( t) + B u ( t)
y ( t) = C x ( t)
0 引言
1 网络控制系统结构
目前 ,在控制系统发展进程中 ,以 Internet为网络环境的网络化控制系统 NCS ( networked control system ) 正逐渐成为研究的热点。与传统的控制系统相比 , NCS主要工作在网络环境中 ,它是一种分布式实时控制系统。
NCS系统通过网络进行控制信息的传递 ,所以 ,在关注控制系统结构的同时 ,更要研究网络传输的一些重要因素及其对系统的性能影响程度 ,如数据传输单包多包、信息安全、时延以及丢包等 ,这些都是 NCS系统需要考虑的因素。
TrueTime是一种基于 Matlab的实时控制与网络控制仿真工具箱。该工具箱主要包括 TrueTime Kernel、