基于高級PETRI網的網絡控制系統綜合分析.pdf

1、隨著傳感、通信技術和計算機網絡技術的快速發(fā)展，網絡控制系統的研究得到了越來越多的關注。網絡控制系統是一種復雜的控制系統，是由計算機網絡將不同位置上的組成單元，如控制器，執(zhí)行器以及傳感器等，相互連接起來而組成的閉環(huán)回路空間分布式控制系統。這種結構特性使得網絡控制系統具備維修和保養(yǎng)代價低，靈活性高，受控節(jié)點分布面積大，易于設計大規(guī)模控制系統等優(yōu)點。不同于傳統的點對點直接控制系統，網絡控制系統的諸多益處使其更為廣泛的應用到大型工業(yè)過程控制系統

2、的實際工作中。目前，網絡控制系統已經成為國際控制領域的一個熱點研究方向，并且具有重要的理論意義和實際背景。
　　如何對網絡控制系統進行建模與分析成為研究方向的一個重要分支問題。單純的依靠數學工具進行研究，將使得對網絡控制系統的研究受到局限，從而無法解決更廣泛領域的問題，尤其是針對一些難以用數學模型來表征的復雜系統的問題，傳統的數學建模研究方法具備一定的局限性。計算機科學與控制科學的學科交雜恰好為網絡控制系統的研究提供了新的解決方法

3、，開啟了一種對網絡控制系統研究的新型視角，Petri網最早便是一門將計算機理論與控制理論進行融合以此來分析問題的建模技術。
　　Petri網是一門基于可視化圖形的語言，其以研究模型系統的組織結構和動態(tài)行為為目標，著眼于系統中可能發(fā)生的各種狀態(tài)變化以及變化之間的關系。論文主要應用Petri網對網絡化控制系統進行形式化建模，并根據Petri網的基本性質對網絡控制系統中的時延進行了分析。在借鑒計算機網絡通信技術，現代控制技術的基礎之上，

4、分析網絡化控制系統中存在的網絡傳輸問題，并研究分析影響其可靠性的主要因素，針對具體要求，提出使其穩(wěn)定的解決方案。
　　論文的主要內容如下:
　　1、本文針對網絡控制系統進行結構保留式建模，利用Petri網的自頂向下建模方法對控制器，傳感器和執(zhí)行器進行分層細化再逐步求精。并且將網絡傳輸時延定為在某個時間段內隨機分布，而不是固定的傳輸時間，進一步設計丟包和亂序模型，并利用基于Token的時間戳算法計算模型中的網絡時延。
　

5、　2、本文基于網絡控制系統的高級Petri網模型，提取網絡時延數據并進行分析。首先利用B-W算法建立時延的隱馬爾科夫模型，并進一步驗證網絡控制系統中前置時延與后置時延的馬爾科夫過程隨機特性，其次，利用隱馬爾科夫模型對系統下一狀態(tài)時延進行估測。最后，將高級Petri網模型中下一系統狀態(tài)的的時延與隱馬爾科夫模型估測的概率時延進行對比。
　　3、最后，針對具有伯努利包丟現象的隱馬爾科夫網絡控制系統，利用控制系統的李雅普諾夫穩(wěn)定性理論分析