基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問題的研究

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1、ＴＰ２７３公開中圖分類號：密備：ＵＤＣ本校編號：；讀Ｗ交適義聲工程碩±學位論文論文題目：基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問權(quán)的研究０６１３０１２０研究生妊名：：劉歌學號米根鎖教授學校指導教師姓名；職稱；蔣博海高絨程師企業(yè)指導教師姓名；職稱：控制讀：申請學位工程領(lǐng)域名稱２０１６２０１６．０６．０５＊０６＊１７論文答辯日期論文提交日期；：＿９ｆ？獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成

2、１果，除了文中特別加＾祿注和致謝之處外，論義中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含獲得當州交通大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我－－同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明滿的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：簽字日期捉：７〇乂年若月／曰到嚴學位論文版權(quán)使用授極書本學位論文作者完全了解蘭州交通大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州交通大學可Ｗ將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有乂數(shù)據(jù)庫進行檢索，并巧用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編臥供查關(guān)和借閱

3、。同意學校向國家巧關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復印件和磁蟲。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明）旅姨Ｉ寺學位論文作者簽名：導師簽名：簽字曰船勸店年＾巧／７曰簽字曰期：如＾年＾月？円＾工程碩士學位論文基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問題的研究ResearchonNetworkDelayforWiNCSBasedonFuzzyDeadbandSchedulingMethods作者姓名：劉昶工程領(lǐng)域：控制工程研究方向：無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)學號：06130120校內(nèi)導師：米根鎖教授企業(yè)導師：蔣博海高級工程師完成

4、日期：2016年4月25日蘭州交通大學LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學工程碩士學位論文摘要WiNCS(WirelessNetworkedControlSystem,無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng))是將計算機網(wǎng)絡技術(shù)和無線通信技術(shù)應用在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)上的空間分布式控制系統(tǒng)。在WiNCS中，網(wǎng)絡時延是破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低系統(tǒng)的控制性能的重要問題之一。因此深入研究WiNCS的時延問題，并尋求降低時延影響的有效方法，對WiNCS的分析設計具有重要意義。論文建立帶有網(wǎng)絡時延的WiNCS的數(shù)學模型，并在此基礎(chǔ)上分析時延對系統(tǒng)

5、性能的影響。然后分析基于傳統(tǒng)死區(qū)調(diào)度算法的時延優(yōu)化的工作原理，將模糊算法與死區(qū)調(diào)度算法結(jié)合設計出一種數(shù)據(jù)調(diào)度算法，其在滿足網(wǎng)絡服務質(zhì)量的同時能保證系統(tǒng)控制性能，最后利用軟件仿真驗證算法有效性。首先，根據(jù)系統(tǒng)的組成單元、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的無線傳輸協(xié)議建立帶有網(wǎng)絡時延的WiNCS的數(shù)學模型，然后分析WiNCS中時延的組成及測量方法，對建立的數(shù)學模型進行仿真驗證，得到時延對系統(tǒng)性能指標（主要包括超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間）的干擾程度。其次，將死區(qū)調(diào)度算法應用到WiNCS中，通過設置傳輸死區(qū)實時調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸量，達到降低網(wǎng)絡時延影響的目的。對死區(qū)

6、調(diào)度算法的工作原理進行分析，并基于數(shù)據(jù)傳輸流程和網(wǎng)絡協(xié)議對無線信道中信息傳輸?shù)幕具^程進行分析，得到結(jié)論：在理論上死區(qū)調(diào)度算法確實可以減少網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生概率，降低網(wǎng)絡時延，但同時造成系統(tǒng)控制性能和網(wǎng)絡服務質(zhì)量的下降。隨后，針對常規(guī)死區(qū)調(diào)度算法導致的不能同時滿足系統(tǒng)控制性能和網(wǎng)絡服務質(zhì)量兩種指標的問題，將死區(qū)調(diào)度算法與模糊算法結(jié)合，引入網(wǎng)絡擁塞度設計模糊死區(qū)調(diào)度算法，使得死區(qū)閾值能夠基于通信網(wǎng)絡負載變化實現(xiàn)自適應調(diào)整。最后，采用TrueTime1.5工具箱作為仿真工具，選取移動機器人為被控對象，以無線網(wǎng)絡環(huán)境下的多回路軌跡跟蹤為仿

7、真系統(tǒng)，建立基于模糊死區(qū)調(diào)度算法的WiNCS仿真模型。仿真結(jié)果顯示：模糊死區(qū)調(diào)度算法能在網(wǎng)絡服務質(zhì)量指標范圍內(nèi)降低網(wǎng)絡時延，同時系統(tǒng)成功實現(xiàn)移動機器人的軌跡跟蹤控制，滿足系統(tǒng)控制性能指標要求。關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)；時延；傳輸死區(qū)；模糊算法論文類型：應用研究-I-基于死區(qū)調(diào)度算法的無線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)時延問題的研究AbstractTheWirelessNetworkedControlSystem(WiNCS)isacomplexdistributedcontrolsystemwhichcombinesthewirelesscont

8、roltheoryandmodernwirelesscommunicationtechnology.WirelessNetworkhasbeenwidelyusedinthefieldoflarge-scalecontrolsystemforthesharing