自動化專業英語教程教學課件July28,2007P5U2AFundamentalIssuesinNetworkedControlSystems第五部分第二單元課文A網絡控制系統中的基本問題

A網絡控制系統中的基本問題1.課文內容簡介：主要介紹《網絡控制技術》中網絡控制系統的定義、優點、網絡控制帶來的特殊問題—網絡延時、通過通訊協議的特殊設計來解決網絡延時的方法和單數據包與多重數據包傳輸、丟失網絡數據包等問題。2.溫習有關網絡控制技術與設計方法方面的內容。3.生詞與短語agilityn.

靈活，便捷jittern.抖（顫）動，顛簸destabilizev.使打破平衡，使不穩定mediumaccesscontrol(MAC)媒質訪問控制CSMA/BA載波偵聽多路訪問/位仲裁CSMA/CD載波偵聽多路訪問/沖突檢測ochronousn.同步的，等時的P5U2AFundamentalIssuesinNetworkedControlSystems第五部分第二單元課文A網絡控制系統中的基本問題4.難句翻譯[1]EthernetemploysaCSMAwithcollisiondetection(CSMA/CD)protocol.Whenthereisacollision,alloftheaffectednodeswillbackoff,waitarandomtime(usuallydecidedbythebinaryexponentialbackoffalgorithm),andretransmit,asshowninCase3ofFig.5-1A-2.以太網采用CSMA/CD協議，當產生沖突時，所有沖突節點都將避讓等待一段時間（所等待的時長是由二進制指數避讓算法決定的），然后重新發送，如圖5-2A-2中所示的第三種情況。P5U2AFundamentalIssuesinNetworkedControlSystems第五部分第二單元課文A網絡控制系統中的基本問題5.參考譯文

A網絡控制系統中的基本問題

控制回路通過實時網絡閉合的反饋控制系統叫作網絡控制系統。網絡控制系統定義的特點是信息（參考輸入、系統輸出、控制輸入等）是使用網絡在控制系統組件（傳感器、控制器、執行器等等）中進行交換。圖5-2A-1給出了網絡控制系統的典型結構和信息流。網絡控制系統的主要優點是減少系統接線，易于系統診斷和維護，并增加系統敏捷性。

圖5-2A-1典型網絡控制系統配置和信息流P5U2AFundamentalIssuesinNetworkedControlSystems第五部分第二單元課文A網絡控制系統中的基本問題在反饋回路中加入通訊網絡使網絡控制系統的分析和設計變得復雜。傳統控制理論有許多理想的假設，比如同步控制、無信號檢測延遲、無激勵延遲等，在將它用于網絡控制系統之前必須對其進行重新評估。特別要討論下面幾個問題。第一個問題是網絡產生的延遲（傳感器到控制器延遲和控制器到傳感器延遲），當連接到公共介質上的裝置交換數據時，這種延遲發生。這種延遲，或恒定（令人擔憂）或不定，會降低設計時沒考慮這種延遲的控制系統的性能指標，甚至使系統不穩定。其次，網絡可被看成由不可靠傳輸通道組成的一張網。一些數據包不僅有傳輸延遲，甚至會在傳輸過程中丟失。因此，必須考慮丟失的信息量對網絡控制系統性能指標的影響程度。另一個問題是由于網絡帶寬和信息容量的限制，系統輸出可采用多個網絡數據包（所謂多重數據包傳輸）。由于網絡平臺對網絡上其它節點的仲裁，可能性是全部/部分/沒有信息包在控制運算時間內到達。P5U2AFundamentalIssuesinNetworkedControlSystems第五部分第二單元課文A網絡控制系統中的基本問題分布式控制可追溯到20世紀70年代初期，當時誕生了霍尼韋爾分布式控制系統（DCS）。分布式控制系統中的控制模塊被松散地連接到一起，因為大部分實時控制任務（信號檢測、計算、激勵）在單獨的模塊中執行。僅僅開/關信號、監控信息、報警信息等通過串行網絡進行傳輸。今天，借助于特定用途集成電路芯片設計和硅材料的大幅降價，傳感器和執行機構都可安裝網絡接口，因此成為實時控制網絡的獨立節點。因此，在網絡控制系統中，實時檢測和控制數據通過網絡進行傳輸，網絡節點需要密切協作以完成控制任務。現用于網絡控制系統的候選網絡有DeviceNet、Ethernet和FireWire等有限幾個網絡。每個網絡有自己為特定應用場合而設計的通訊協議。此外，網絡控制系統的特性主要取決于網絡本身的性能參數，這些參數包括傳輸速率，介質訪問協議，數據包長度等。P5U2AFundamentalIssuesinNetworkedControlSystems第五部分第二單元課文A網絡控制系統中的基本問題主要有兩種方法來解決網絡控制系統設計中碰到的這些問題。一種方法是在設計控制系統時不考慮數據包延遲和丟失的問題，而是設計一個使這些事件發生的可能性最小化的通訊協議。例如，當網絡交通超過網絡管理的極限時，已提出各種堵塞控制和避路算法以獲得更好的性能。另一種方法是將網絡協議和交通作為已知條件，設計詳細考慮上述問題的控制策略。為了管理延遲，可以形成基于延遲微分方程研究的控制策略。這里我們討論針對網絡導致的延遲和數據包丟失的分析和設計策略。現在，我們將分析網絡控制系統中的一些基本問題，包括網絡導致的延遲，系統輸入和輸出的單個數據包或多重數據包，網絡數據包的丟失。P5載U2昌A西F脾un淚da牌me天nt料al研I誦ss摔ue李s懼in根N碧et狠wo勺rk繁ed覺C仍on榴tr煙ol雀S展ys艱te資ms第五欄部分底第二款單元見課文A網絡久控制富系統陽中的畝基本犬問題圖5-速2A球-2隨機這存取歲網絡犁上兩看個節國點的襪時序聾圖P5虧U2久A黨F逮un葬da引me魄nt傘al責I跳ss礎ue挎s爐in擱N銅et侮wo衰rk何ed百C蘋on岡tr忠ol蔥S解ys斧te瞇ms第五睜部分貨第二平單元茄課文A網絡填控制妹系統狼中的雄基本閥問題網絡辟導致逢的延鑰遲在網絡居控制湯系統弟中當挽傳感寺器、經執行治器和控制夸器通浙過網忙絡交規換數殖據時葉會發喚生網絡型導致測的延巧遲。科這種多延遲會降健低在禮設計端時沒在有考蘋慮這孩個問獅題的雙控制德系統跟的性微能降扎低，崗甚至會陽使系皇統不卷穩定廊。圖5-2A-3按時序訪問網絡中任一節點的時序圖P5塔U2遭A鎖F表un茶da燈me坡nt費al眾I粉ss金ue睜s塊in倍N等et韻wo喪rk渾ed旋C菜on柜tr赤ol叔S刮ys逼te民ms第五垮部分總第二棗單元飼課文A網絡豈控制擋系統直中的鑄基本醒問題取決抖于控蘿制網彼絡介限質訪隨問控頃制協件議，桌網民絡導殲致的皺延遲嬌可以姥是常寨數，戴時變蝴。甚疫至隨疲機的蛛。介糧質訪街問控爺制協喝議通還常分君為兩朋種：促隨機儀訪問易和按角時序羊訪問巷。載厲波偵皮聽多杜路訪睡問在憶隨機悔訪問嘗網絡辦中用搞的最杜多，割而令哪牌和界分時歡多路編訪問懶通常穿在按溫時序濤訪問獨網絡嬌中。使用茅載波帝偵聽悠多路扮訪問乳協議快的控話制網閉絡包洞括De礎vi普ce英Ne由t和Et歪he刪rn冶et。圖5-抽2A污-2給出取了這覺種網屢絡各耐種可舊能出糧現的很情況等。圖澇形描佳述了辦連續蛙傳遞肺信息茄（具引有固癢定時俱間順遍序）娃的兩廈個節蒸點。吐在載鬧波偵蹦聽多噴路訪澡問網父絡上窄的節配點在咽每次胸傳遞殃信息愛前監夠視網析絡情攤況。港當網革絡時恭空閑等的，格它馬礎上開貴始傳子遞信翻息，油如圖5-妖2A系-2中的斜情況1所示濁。否饑則節舍點在澤網絡丹空閑粥前一哈直等愿待。魚當兩蔥個以惹上節歪點要慎同時羅傳遞司信息曬時，乓會發堤生網槍絡沖懲突。P5秀U2鞏A況F拉un所da付me駱nt并al描I驢ss診ue攻s姿in量N簡et廁wo貴rk歌ed竹C配on膏tr恭ol杯S宮ys其te哈ms第五鹿部分壤第二煎單元袋課文A網絡漏控制步系統臘中的鉛基本染問題解決掛沖突毀的方詢法依嬸賴于首網絡陳協議軍。De羨vi晃ce減Ne誓t是一橡種控翠制器仗局域距網，悠它使道用帶禍有位胸智能詞仲裁疫的載比波偵杏聽多綢路訪熊問協缺議。尾由于黎控制把器局弓域網晨的信嘴息是寬劃分吳優先牛次序禍的，朱當傳稱遞沖懲突發勵生時靠，具糕有最池高優早先級殺別的簡信息本繼續蛇傳遞煮，而奴優先趨級別邀較低燦的信厘息的霸傳遞要被中抹斷，飯當網抄絡空川閑時姓再傳形遞，估如圖5-混2A甩-2中的檔情況2所示景。使布用帶落有沖箱突檢扯測的媽載波曠偵聽態多路顛訪問鹿協議恥。以圖太網貞采用CS恭MA他/C南D協議乘，當強產生勵沖突抬時，諒所有遣沖突篇節點谷都將慘避讓允等待患一段僻時間綢（所選等待剃的時夸長是化由二晴進制脅指數眉避讓風算法術決定失的）蠢，然迎后重接新發片送，思如圖5-罰2A化-2中所船示的按第三公種情標況。懲這些井類型歌網絡順上的壓數據因包收耀到隨橋機延霞時的理影響階，在須最壞鄰情況灰下數定據包傳的傳竭遞時各間是覺無法斑限定樂在某足一時穗間范世圍內惱，因前此，CS舞MA網絡敲通常啄是一測種不屑確定扒性網逢絡。董但是割，如深果網爹絡信闖息被蹦劃分蕩優先煙次序概，最專高優嬸先級猶別的寺信息冰有更沃好的爹機會通及時煮傳遞努信息待。P5悠U2勉A恥F地un背da秋me虧nt撇al乖I蔑ss染ue棕s謠in弱N塔et跌wo免rk寧ed刺C賢on福tr蠢ol織S暈ys榜te宰ms第五贊部分弄第二賭單元樓課文A網絡涼控制努系統某中的撈基本刑問題令牌學傳遞胸協議瀉出現付在令軟牌總春線（IE逃EE標準80裹2.辣4）、欠令牌負環（IE鐘EE標準80籃2.表5）和多光纖姿分布怖式數鍬據接查口MA完C結構蛇中，襪時分由多址石協議塘用于Fi豪re輩Wi毯re網絡楚。這證類網論絡的伸時序凈圖如傅圖5-典2A辦-3所示頑。這刻些協揭議通值過讓行網絡捉的每陜一個冰節點查按照忠預先邪確定抬好的譜時間姿表傳歷遞信像息從悔而消帝除了儀對共泊享網莫絡介憑質的盈爭奪服。在冰令牌早總線繭中，昏令牌巖是繞配著邏狂輯環烏傳遞敗，但經是在別令牌瓶環中海，令迅牌實惡際上狂繞著鎮物理計環傳楊遞。租在時藥序網栗絡中學，可惱以安杜排信織息的筆周期皇性傳烏遞。卸例如肺，Fi撫re路Wi辭re網絡圈有一命個可冤分成美小時弟間空斯檔的詳傳遞蠶周期箭，在禽傳遞部周期紛中保癢證每釋一個壇同步趨傳遞溫有一宅個時小間空謹檔進御行傳煤遞。坐在時演序網兇絡中暢當等嘗待令遠牌或序時間洲空檔指時產丑生延肚時。材當周持期性決地傳絞遞數亮據包挽時，畝等待思令牌錦或時腰間空覽檔的頑時間撈都是則有限厲的。P5竭U2害A蝦F男un馳da鏈me揀nt昌al虧I盤ss塞ue奶s幸in蟲N運et痕wo掙rk定ed頸C僻on版tr序ol膝S屠ys份te賣ms第五偷部分四第二想單元佛課文A網絡醬控制助系統幣中的萌基本小問題單數怒據包至與多獎重數穗據包彈傳輸單數疏據包怪傳輸消指的巨是傳叮感器敞或執仇行器辜數據箏被集問中在慨一個炎網絡交數據例包中訓同時蜂傳輸晚，而道多重蝕數據肥包傳業輸中爬傳感我器或燦執行答器數漆據由凍互相襲獨立旅的多伶個數錫據包爹傳輸黑，這門些數伸據包畝不可似能同徐時到關達控花制器餃和系忠統。爽多重銷數據榜包傳眨輸的催一個刷原因定是由妙于數產據包喬容量污限制致，分懲組交覽換網價絡在和一個壩數據劣包中跡只能棗攜帶軌有限勇的信尾息。走因此黨，大舟量數皮據必羨須分移成多央個數煩據包沈再進睬行傳做遞。球另一揮個原知因是奮網絡勻控制填系統汪中的臥傳感電器和脖執行擋器分扶布在諷巨大殖的物母理空最間內泥，不幣可能躍將數名據放抖在一光個網勝絡數睜據包睬內。銜傳統縱采樣校系統翅認為犯系統逃輸出煎和控銜制輸頭入是殖同時鏟傳遞下的，霧但對瓜帶有請多重心數據喊包傳胃輸的埋網絡揪控制魚系統嘴而言勢是不銀可能釀的。陵由于鉆網絡莫訪問聾延時修，控濃制器滴不可賓能在嘗作控擇制運語算的爽時間悼內收戴到所殼有更語新的鈔系統代輸出干數據炎。不悲同的覺網絡增適合父不同絲式類型屈的數袖據傳辣輸。P5框U2秧A因F得un丸da跪me以nt牙al止I宏ss顆ue友s宣in更N鑰et肚wo粒rk抗ed樓C照on彈tr職ol頌S沙ys義te苗ms第五蒸部分累第二堵單元奇課文A網絡母控制滲系統哨中的竭基本癥問題以太株網，恥最初奸是為蕩傳遞掠數據壁文件遵而設賢計的號，最棍多一矮個數朝據包其可容遙納1,襯50具0個字億節。俊因此停，將椒傳感攏器數滋據集壁中在螺一個港數據罩包內膚進行騎傳輸狼對這茂種網母絡來岸說是爛更高糟效的歐。與丘以太扮網不梳同，剩以小務容量房誠控制墻數據恒頻繁捐傳輸池為特隙點的De潑vi詠ce半Ne叫t每個梯數據等包最芝大容餃量為8個字轉節，盞因此驗傳感燥器數里據經堆常被漫裝在De棚vi蘿ce各Ne粱t上的反不同雀數據停包中壺。丟失社網絡盞數據赤包當出鼻現節硬點失鋤敗或給信息密沖突掉時，王網絡基控制變系統唇偶爾裹會丟抗失網戴絡數渴據包拒。雖談然大塘部分陰網絡澇協議獸都有出重新施傳遞肺機制較，這污些機河制僅熄在有取限的謹時間說內有境效。辰這段績時間碑一過餅，數棕據包抄丟失謀。而橫且，覺對諸間如傳著感器愉測量沖值、幟運算斬后的村控制蒙信號律這些樸實時揀反饋鴉控制先數據纖而言逐，放泊棄那爐些舊址的、依未被到傳遞漸的信菌息，椅傳遞屬新獲預得的檢數據欄包（幼如果頂可能陜）是棟更有汁益的郵。用奶這樣咸的方侍法，掩控制壇器總極是得憤到用色于控業制計脾算的葬最新杜數據揮。通兄常反壘饋控飲制系必統能受容忍士丟失徑一些哭數據晴，但礎確定瞎僅以攀某一侮速率袍傳遞催數據孕包時宣系統葉的穩展定性貢和數坊據包幣傳遞清速率志的下欲限是迅非常糖有意恒義的多。P5匹U2書B雞St犁ab前il司it摘y懷ofNC杠Sswi厘th枕N宇et膀wo她rk楚–愚in耕du刃ce扶d辭De煌la仰y第五秒部分優第二膀單元猴課文B帶網禽絡延災時的臣網絡娃控制禽系統鞠的穩院定性B帶網定絡延片時的咱網絡目控制惡系統漆的穩枝定性1.課文方內容筍簡介嫩：主晶要介杰紹《網絡祝控制共技術》中的觸帶網涌絡延究時的兔網絡石控制撤系統井的建敏模、屯小于逮一個墊采樣咸周期耀的延犬時、粉長時賽間延異時、國積分足器和放一般雕標量籮系統與的穩升定區諒域分哀析等扣問題彼。2.溫習挺離散想控制自系統援關于蜜采樣剛周期焰、穩回定性挨分析寸方面蘿的內冰容。3.生詞斜與短堵語cl軟oc貍k-扶dr教iv異en帳ad逆j.時鐘擊驅動挎的ev班en摧t-聽dr掌iv市en灰ad脖j.事件羊驅動涼的l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