基于隱馬爾可夫模型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種分布式實時控制系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的控制器、傳感器、執(zhí)行器均作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過共享的網(wǎng)絡(luò)信道發(fā)送和接收測量信號和控制信號。由于采用共享網(wǎng)絡(luò)信道傳輸信號，將不可避免地引入時延和丟包的問題。為了補償時延和丟包的引入對控制系統(tǒng)性能的影響，需要對網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)進行建模，以描述其動態(tài)特性。本文利用隱馬爾可夫模型(HMM)對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進行建模，并建立了基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制實驗平臺。本文的主要工作有以下幾個方

2、面： 介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的概念、產(chǎn)生發(fā)展的背景、結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢、存在的問題，隨后網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議、調(diào)度算法和控制策略三方面介紹了當前主要的研究方法。 針對網(wǎng)絡(luò)特性的描述和建模這一網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要解決的基本問題，引入了隱馬爾可夫模型，介紹了隱馬爾可夫模型的定義、類型、基本問題和基本算法，分析了用隱馬爾可夫模型來描述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的原因和優(yōu)勢。 為了更好地揭示網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中實際存在的問題，在實際系統(tǒng)中驗證控制算法的優(yōu)劣，建

3、立了基于校園以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實驗平臺，并從以太網(wǎng)的特性出發(fā)，詳細闡述了基于校園以太網(wǎng)的實驗平臺的軟硬件結(jié)構(gòu)和各部分的實現(xiàn)方法，并通過該實驗平臺獲取了網(wǎng)絡(luò)時延和丟包的實驗數(shù)據(jù)，為進一步的理論分析提供了實驗基礎(chǔ)。 利用上述實驗平臺采集的時延和丟包數(shù)據(jù)，建立了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的隱馬爾可夫模型，并對該模型的有效性進行了評估。利用分段和實時隱馬爾可夫模型進行時延和丟包的預測，用以時延丟包的補償，并在基于校園網(wǎng)的實驗平臺上進行了閉環(huán)控制實驗