谢敬鱼_实验报告1

【网络控制系统(NCS)概述】 网络控制系统(NCS)是一种结合了传统控制系统和通信网络的新型控制架构。这种系统中的控制器、传感器和执行器通过网络进行通信，而非直接硬件连接。NCS的主要特点包括连续动态的控制对象、离散动态的控制器以及离散时间的数据传输。在网络中，信号传输可能会受到时延和丢包等影响，这些因素对系统稳定性有显著影响。 【MATLAB和TrueTime在NCS仿真的应用】 MATLAB作为强大的数学计算和仿真工具，被广泛用于控制系统的设计和分析。TrueTime是MATLAB的一个扩展工具箱，专门用于模拟网络控制系统中的实时行为和网络特性。TrueTime提供了内核模块和网络模块，可以模拟时间不确定性、设计补偿机制以及进行事件驱动的控制系统仿真。 在实验中，TrueTime的无线网络模块用于模拟IEEE 802.11b/g（WLAN）标准的通信环境，允许用户设定丢包率等参数，以研究这些因素如何影响网络控制系统的性能。 【直流电机的网络控制】 实验以直流电机为例，其传递函数是系统模型的基础。电机通过WLAN进行远程控制，网络控制结构包括传感器、控制器和执行器。传感器以时钟驱动方式进行周期性采样，控制器和执行器则采用事件驱动方式工作。当网络出现丢包时，系统的状态空间模型会受到影响，导致控制效果的变化。 【丢包率对系统稳定性的影响】 实验中，通过改变丢包率（P{p=1}=0.3 和 P{p=1}=0.6），观察系统状态曲线、输出曲线和控制曲线的变化。高丢包率可能导致控制信号丢失或延迟，进而影响系统的稳定性和控制精度。通过仿真，可以分析不同丢包率下系统是否仍能维持稳定状态，并与理论计算结果进行对比。 【实验步骤】 实验首先构建仿真平台，包括执行器、传感器层、无线网络层和控制器层。执行器和传感器节点接收系统状态空间方程的输出，通过零阶保持器将离散信号转化为连续信号。无线网络层根据设定的丢包率模拟网络状况。控制器层则接收来自网络的信号并生成控制指令。 通过这个实验，学生能够深入了解网络控制系统的组成和工作原理，熟悉MATLAB和TrueTime的使用，同时掌握如何研究丢包率对无线网络传输稳定性的影响。这对于理解现代工业控制系统中的网络效应和优化控制策略至关重要。