網路化控制系統

網路化控制系統

本書基於現場匯流排技術及自動化北京市重點實驗室的科研成果,系統地介紹了網路化控制系統的組成原理、控制結構、建模方法,網路擁塞閉環控制機理,網路時延閉環控制方法,現場匯流排控制技術及套用,基於工業乙太網的控制系統設計,基於Internet和Web的網路遠程控制系統設行。本書主要面向自動控制領域中從事科學研究、產品開發與工程套用的科研人員和工程技術人員,也可以作為自動化、電氣工程、測控、計算機、通信等專業高年級本科生及研究生的教材及參考用書。

基本信息

內容簡介

網路化控制系統是綜合自動化技術發展的必然趨勢,是控制技術、計算機技術和通信技術相結合的產物。網路化控制系統軟體開發技術,以及網路化控制技術在工業加熱爐、工業鍋爐和電廠鍋爐濕法煙氣脫硫中的套用。

目錄

第一篇 網路化控制系統理論

第1章 網路化控制系統概論

1.1 網路化控制系統的產生與發展

1.2 網路化控制系統的特點

1.5 網路化控制系統的理論、技術及工程套用

1.3.1 網路化控制系統的理論研究

1.3.2 網路化控制系統的技術發展

1.3.3 網路化控制系統的工程套用

1.4 本書的主要內容與安排

第2章 網路技術基礎

2.1 網路體系結構

2.1.1 網路協定和層次結構

2.1.2 OSI參考模型

2.1.3 TCP/IP體系結構

2.1.4 TCP/IP與OSI模型的主要區別

2.2 網路實體概述

2.2.1 中繼器

2.2.2 集線器

2.2.5 網橋

2.2.4 交換機

2.2.5 路由器

2.2.6 網關

2.2.7 網卡

2.3 網路分類

第3章 網路擁塞控制概述

3.1 網路服務質量

3.1.1 網路服務質量概述

3.1.2 QoS的控制和管理機制

3.2 網路擁塞控制

3.2.1 網路擁塞控制的一般原則

3.2.2 網路擁塞控制方法

3.5 TCP/IP的擁塞控制

3.3.1 源端的TCP協定的擁塞控制

3.3.2 鏈路端路由器的擁塞控制

3.4 ATM網路中的擁塞控制

3.4.1 開環預防控制

3.4.2 反饋流控制

3.4.3 連線接納控制

3.4.4 優先權擁塞控制

3.4.5 信元丟棄控制

第4章 基於控制理論的網路擁塞閉環控制方法

4.1 基於速率調節的網路擁塞控制方法

4.1.1 基於輸入速率的網路擁塞控制

4.1.2 基於輸出速率調節的網路擁塞閉環控制方法

4.2 多節點網路擁塞閉環控制方法

4.2.1 多節點網路模型及控制結構

4.2.2 基於OPNET的仿真運行及性能評價

4.3 網路節點區分服務控制機制研究

4.3.1 網路區分服務閉環控制概述

4.3.2 多信種的網路區分服務控制機制

4.4 基於主動佇列管理的網路擁塞閉環控制方法

4.4.1 網路信息的主動佇列控制思想及結構

4.4.2 節點佇列機率丟棄控制機制及實驗分析

4.5 OPNET網路仿真平台簡介

4.5.1 網路層仿真模型的建模方法

4.5.2 節點層仿真模型的建模方法

4.5.3 進程層仿真模型的建模方法

4.5.4 典型網路M/M/1佇列排隊的仿真模型結構及實驗分析

第5章 網路化控制系統的分析與綜合

5.1 網路化控制系統的結構

5.2 網路化控制系統的基本問題

5.2.1 通信媒體類型及通信協定

5.2.2 節點的驅動方式

5.2.3 節點時鐘同步方式與多率採樣

5.2.4 網路時延

5.2.5 單包傳輸和多包傳輸

5.2.6 數據包時序錯亂與數據包丟失

5.2.7 數據濾除和空採樣

5.3 考慮網路時延的NCS分析與綜合

5.3.1 系統建模與穩定性分析

5.3.2控制器綜合

5.4 考慮網路數據丟包的NCS分析與綜合

……

第二篇 網路化控制系統技術

第6章 集散控制系統(DCS)

第7章 現場匯流排控制系統(FCS)

第8章 基於工業乙太網的網路化控制系統

第9章 基於WEB和Internet的網路化控制系統

第10章 網路化控制系統軟體開發技術

第三篇 網路化控制系統工程套用

第11章 工業加熱爐的網路化控制系統

第12章 工業鍋爐的網路化控制系統

第13章 電廠鍋爐濕法煙氣脫硫DCS仿真系統

參考文獻

發展趨勢

著Internet技術的持續發展,控制系統與網路通信系統的集成已成為控制網路技術的一個熱點,為此提出了網路化控制系統(NCS).在傳統的控制系統中加入網路作為通信媒介,使系統的性能有了大的改觀,但同時也不可避免的帶來以下問題:網路延遲、丟包問題、單包和多包傳輸問題等,這些問題的存在,不僅會降低系統的控制性能,而且還能引起系統的不穩定.因此,對網路化控制系統的研究具有非常重要的現實意義.本文利用Lyapunov穩定性理論,採用線性矩陣不等式這一有效的工具,通過設計一些新的觀測器和控制器,對含有不同被控對象的網路化控制系統進行了分析和控制.全文內容概述如下:第一章介紹了網路化控制系統的工業背景和研究現狀.第二章對具有輸出延遲的網路化控制系統的穩定性進行了分析.第三章提出了網路化切換系統的概念,利用具有時延的輸出信號設計了一種新的觀測器和控制器,得到含有時滯的閉環網路化切換系統,給出了對任意切換規則和延遲周期數,都能使該閉環系統穩定的充分條件.第四章為了克服不確定參數和未知擾動對系統性能的影響,設計了具有不確定參數的切換觀測器和相應的切換控制器,利用Lyapunov穩定性理論證明了在所設計的觀測器和控制器的作用下,系統在沒有外界未知擾動影響的情況下,閉環系統是魯棒穩定的;在系統存在外界未知擾動影響時,閉環系統具有較好的干擾抑制作用.

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