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网络控制系统是一个全新的研究方向,涉及到计算机科学、通讯网络技术和控制科学。无线网络技术给网络控制系统带来开放性、数字互连等优势的同时,也增加了系统分析和设计的难度和挑战性。通信协议的改进有助于克服无线网络自身的局限性,减小时延和丢包等对控制性能的影响。同时,更好的控制器能充分考虑网络控制系统的特性,直接改善控制性能。本文正是在上述背景下,选择无线网络中的Ad hoc网络,对基于Ad hoc网络的控制系统性能展开研究的。
本文从三个不同的角度提出了基于Ad hoc的网络控制系统的优化方案:一是从通信角度,提出了基于地理信息的ZRP协议(G-ZRP),它在路由请求过程中利用地理信息显著降低了路由包的数量,降低了协议开销,提高了传输成功率;二是从安全角度,在基于地理信息的ZRP协议的研究基础上,分析了易被攻击的因素,以及该种攻击带来的影响,提出了一种安全增强机制(SES),通过监测网络的性能以及可能产生的攻击,增强了路由协议多方面的性能;三是从控制角度,提出了一种基于S函数的伺服系统模糊控制器设计方法,它采用S函数实现了可变论域,改进了常规伺服系统模糊控制器制,有效地减少了模糊控制的静差,而采用S函数来实现论域可变的模糊控,可以根据误差大小在线调整控制变量的论域,方便快捷。
同时,本文设计了一个网络控制系统仿真平台,该仿真平台主要分为四个部分:Simulink控制器/被控对象模块、Matlab数据接口模块、VisualC++网络接口模块以及NS2网络仿真模块。最终利用该仿真平台对改进后的算法进行了测试,进一步验证了算法的可行性。