【摘 要】
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随着自动控制、计算机和网络等技术的发展,网络化控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)的理论和技术研究已成为当前国际控制界的一个热点研究领域。本文结合中科院“百
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随着自动控制、计算机和网络等技术的发展,网络化控制系统(Networked Control Systems,简称NCS)的理论和技术研究已成为当前国际控制界的一个热点研究领域。本文结合中科院“百人计划”资助项目:基于以太网的现场网络化控制系统的研究和开发,对网络化控制系统中的实时数据管理技术进行了研究,并应用到研究开发的NetCon系统中。
论文的主要内容和创新之处如下:
1.研究了NCS中的实时数据采集问题,指出NCS中实时数据采集会影响到控制系统的性能甚至稳定性。根据网络利用率必须小于1得到NCS周期性任务的可调度性条件。针对只基于周期数据来进行NCS调度设计的系统,在之基础上设计了独立实时数据采集策略,来满足NCS的实时数据采集和监控要求,使得设计的NCS能真正进行应用。
2.根据NCS中多种数据传输和各种复杂情况,提出了一种通用的NCS集成调度设计方法,对常见的节点计算时间,数据包确认和丢包重传,数据包大小不等,多包传输,抖动等问题都进行了考虑,可直接应用到实际的NCS系统设计中。该方法能够得到确保系统稳定的尽可能小的可调度采样周期,根据数据的实时性和周期性分配网络带宽,能够确保周期数据的实时传输,保证偶发数据的尽快传输,并满足低优先级数据的传输要求。
3.提出预测实时数据采集的概念,将时间序列分析理论应用到实时数据采集中,在网络化实时数据采集的同时进行数据预测,从而弥补网络造成的时延,抖动,丢包等对实时数据采集的影响。并进行了预测实时数据采集设计。
4.分析了NCS实时数据管理的需求,完成以面向对象的主动实时数据库为核心的实时数据库系统的体系结构设计。提出了一种面向主动对象的实时数据模型AOORT,在面向对象,主动性和实时性的整体集成,主动对象支持,以及规则的时间约束定义的设计上同其他实时数据模型比较,有其优越之处。
5.设计开发了NetCon系统中的主要组成部分NetCon网络化可视监控组态软件,为NetCon系统的实时数据采集,管理和监控提供了一个很好的软件平台。
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