第3次
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网络化测控系统
控制对象的日益复杂化以及计算机、通信和传感技术的迅猛发展，使得现代控制系统的结构逐渐趋于分布化．近年来，网络化控制系统(NCS)已成为学术界和工业界的研究热点之一．将网络集成到控制系统中取代传统的计算机控制系统中的点对点连线具有很多优点，如：布线成本的降低，电缆重量的减少，安装过程的简化以及可靠性的提高等．由此，便于实现系统的诊断和维护，同时也可提高系统的柔性．但是，在反馈控制回路中加入通信网络的同时，也增加了控制系统分析和设计的复杂性。
因此，网络化控制系统必须解决的关键问题之一，就是在网络带宽有限的情况下如何保证控制系统的实时性与稳定性。
网络化控制系统是综合自动化技术发展的必然趋势，是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。
目前，网络化控制系统已在过程自动化、制造自动化、航空航天、无线通信、机器人、交通系统、智能建筑、国防等领域获得了广泛的应用,网络化控制系统软件开发技术，以及网络化控制技术在抄表系统、无线传输和远程监控的应用。
网络化控制系统主要是指利用计算机通过网络对数据以及实际产物的控制。
在我们生活中已经有很多地方用到了，比如基于RS-485网络抄表系统设计，基于以太网的远程抄表系统设计，基于无线数传的箱式变电站数据远程监测系统设计，基于GPRS的油井远程在线监控系统设计，基于PROFIBUS的自来水厂分布式监控系统设计等等。
以RS-485网络抄表系统设计来说，RS-485远程电表抄表网络由三部分构成：PC机、232/485转换器和多块电能表组成。
用多块电能表对各个用户所使用的电能数据进行记录，使用232/485转换器对数据进行转换再利用PC机对数据进行串口传送。
我们就可在终端计算机进行数据的读取以及记录了。
网络化控制系统主要优点是在于低成本，高可靠性，节约连接现，安装简单，维护方便。
但是网络化控制系统存在不确定延迟和数据包丢失等问题，因此在使用时应注意这些问题。
就技术而言：
测控系统是传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术、计算机网络技术等信息技术的综合；
就组成形式而言：
测控系统的构成通常是分布式计算机管理系统；
就其应用而言：
广泛应用于国民经济的各个领域，如化工、冶金、纺织、能源、交通、电力，城市公共事业的自来水、供热、排水、医疗，在科学研究、国防建设和空间技术中的应用更是屡见不鲜。
就其理论基础而言：
自动控制理论、信息论和系统论是测控系统的重要理论支撑。
测控系统网络技术的特点
1）测控网络特别强调系统响应的实时性和时间确定性。
2）测控网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性、可靠性和安全性。
3）测控网络传送的信息多为短帧信息，且信息交换频繁，要求网络协议简单实用、效率高。
4）工业现场测控网络一般要求能总线供电。
随着Internet技术的持续发展,控制系统与网络通信系统的集成已成为控制网络技术的一个热点,为此提出了网络化控制系统(NCS).在传统的控制系统中加入网络作为通信媒介,使系统的性能有了大的改观,但同时也不可避免的带来以下问题:网络延迟、丢包问题、单包和多包传输问题等,这些问题的存在,不仅会降低系统的控制性能,而且还能引起系统的不稳定.因此,对网络化控制系统的研究具有非常重要的现实意义.本文利用Lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式这一有效的工具,通过设计一些新的观测器和控制器,对含有不同被控对象的网络化控制系统进行了分析和控制.全文内容概述如下:第一章介绍了网络化控制系统的工业背景和研究现状.第二章对具有输出延迟的网络化控制系统的稳定性进行了分析.第三章提出了网络化切换系统的概念,利用具有时延的输出信号设计了一种新的观测器和控制器,得到含有时滞的闭环网络化切换系统,给出了对任意切换规则和延迟周期数,都能使该闭环系统稳定的充分条件.第四章为了克服不确定参数和未知扰动对系统性能的影响,设计了具有不确定参数的切换观测器和相应的切换控制器,利用Lyapunov稳定性理论证明了在所设计的观测器和控制器的作用下,系统在没有外界未知扰动影响的情况下,闭环系统是鲁棒稳定的;在系统存在外界未知扰动影响时,闭环系统具有较好的干扰抑制作用。
