實(shí)用文檔網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究背景現(xiàn)狀目的及意義 1 2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用正在改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞脚c生活方式，并進(jìn)一步引起世界范圍產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)全球信息化的發(fā)展，同時(shí)，在經(jīng)濟(jì)、文化、科技、軍事、政治、教育和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮越來越重要的作用。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)在全世界范圍內(nèi)的迅速交叉發(fā)展，它們的影響日益深入到社會(huì)的各個(gè)方面，也使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。20世紀(jì)50年代以前的控制系統(tǒng)都是模擬量控制系統(tǒng)，它們的體系結(jié)構(gòu)是集中式的星型結(jié)構(gòu)，回路中的傳感器、執(zhí)行器與控制器之間通過線纜分別直接連接，每一條線纜一般只連通兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。隨著工業(yè)規(guī)模的發(fā)展以及生產(chǎn)工藝流程的不斷細(xì)化，現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中需要進(jìn)行測量和監(jiān)控的指標(biāo)和變量越來越多，在大型流程工業(yè)中監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量動(dòng)輒數(shù)以萬計(jì)，傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)本身固有的缺陷愈加明顯，如系統(tǒng)可靠性低、安裝和維護(hù)過程復(fù)雜、成本高等。50年代至60年代，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)被引入到化工領(lǐng)域使得控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的系統(tǒng)，它為人們實(shí)施更為復(fù)雜的控制提供了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，但是此時(shí)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)仍然是集中式的，集中式系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊包括傳感器、控制器以及執(zhí)行器之間的連接仍然是點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)的。這種集中式結(jié)構(gòu)有其不可克服的缺陷，如系統(tǒng)可靠性低，系統(tǒng)重構(gòu)性差等。為了克服這些缺陷和不足，分布式的控70年代中期，工業(yè)控制從早期的就地控制、集中控制發(fā)展成為目前應(yīng)用廣制網(wǎng)絡(luò)。然而目前國際上有40多種現(xiàn)場總線，由于不同總線代表不同公司的利應(yīng)用水平上，現(xiàn)場總線領(lǐng)域已經(jīng)很難統(tǒng)一，使其不易廣泛應(yīng)用。經(jīng)過14年的紛爭，最后IEC的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化組織經(jīng)投票，通過8種現(xiàn)場總線成為IEC61168現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，但這8種現(xiàn)場總線采用的通信協(xié)議完全不同，因此，要實(shí)現(xiàn)這些符合網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線特點(diǎn)(數(shù)字式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、互操作性、開放性和高網(wǎng)絡(luò)性能)的技術(shù)。但是，高速以太網(wǎng)的出現(xiàn)雖然縮短了響應(yīng)時(shí)間，提高了網(wǎng)絡(luò)的性1.2網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究背景于模型的預(yù)測控制可在優(yōu)化中考慮各種實(shí)際約束，又有很好的魯棒性和抗干擾廣義預(yù)測控制(GPC),同時(shí)運(yùn)用到大型工業(yè)鍋爐的重要控制回路(如汽包水位和主蒸汽壓力)中，使用PID自整定可以在任何時(shí)候快速、有效地修改PID參數(shù)；針對在線計(jì)算對GPC進(jìn)行修改，得到階梯式GPC方法，使計(jì)算量比GPC3研究目的及意義和實(shí)驗(yàn)、無線網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人、某些兵器系統(tǒng)以及新興的現(xiàn)場總線和工業(yè)Ethernet技術(shù)等，本質(zhì)上都可歸結(jié)為基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)，或者稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)制系統(tǒng)的復(fù)雜性是由網(wǎng)絡(luò)自身特點(diǎn)造成的，主要在于：(1)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多用戶共享通信線路且流量變化不規(guī)則；(2)傳輸數(shù)據(jù)流經(jīng)眾多計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備且路徑計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以