基于狀態空間模型的無線網絡控制仿真研究
作 者:趙賢林
(南京農業大學工學院)
摘 要:針對采用狀態空間模型描述的幾類無線網絡控制系統,介紹了基于TrueTime的無線網絡控制系統仿真程序的設計與實現問題。首先介紹了TrueTime工具箱的組成,然后給出了如何利用無線仿真模塊實現基于狀態空間模型描述的控制系統仿真方法。分別考慮當系統具有單輸入多輸出、網絡誘導時延、數據丟包、時滯脈沖等特性時,利用TrueTime仿真工具箱,如何建立上述系統的無線網絡控制仿真模型以及如何編寫相應的程序代碼。根據上述不同模型的仿真可以看出,對于不同的系統,他們的初始化設置基本相同,而任務代碼卻有很大的差別。仿真曲線符合理論結果,說明了仿真模型和程序代碼的正確性與有效性。
關 鍵 詞:無線網絡控制系統;TrueTime仿真;丟包;時滯脈沖
引 言:無線網絡控制系統[15](WirelessNetworkedControlSystems,WiNCS)是一種通過無線網絡實現傳感器、控制器和執行器之間數據交換的分布式實時反饋控制系統。其性能不僅取決于控制算法的設計,還決于網絡資源的調度[610]。由瑞典Lund工學院的DanHenriksson和AntonCervin等學者開發的仿真工具箱TrueTime,能夠同時支持控制與實時調度,使得網絡控制系統的研究更加方便。使用TrueTime工具箱進行NCS的仿真研究已經有了很多研究成果。文獻[1112]研究了具有時延的網絡控制系統進行仿真;文獻[13]討論了如何實現無線網絡PID控制的仿真問題;文獻[8]實現了
具有干擾的網絡控制系統的仿真;文獻[9]給出了實時多任務網絡控制系統的仿真。然而,以上文獻主要針對被控對象的數學模型是傳遞函數時進行仿真研究,對狀態空間模型進行仿真研究的文獻卻很少。本文主要討論當系統的被控對象的數學模型是狀態空間表達式時,如何使用TrueTime來完成網絡控制系統的仿真。并進一步研究了當系統中存在
網絡誘導時延,數據丟包以及隨機脈沖等情況下系統的仿真問題
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