無線網絡控制系統的建模與仿真研究

摘要：主要針對無線網絡控制系統的仿真技術進行了研究，通過在Simulink環境下設計電機數學模型，采用微分先行數字PID控制器設計方法，結合TrueTime實時仿真工具箱建立無線網絡環境下電機實時控制系統模型，通過仿真對路徑損耗以及節點物理位置對于無線網絡控制系統性能的影響進行了分析。

關鍵詞：無線網絡；節點物理位置；路徑損耗；TrueTime

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A

Modeling and Simulation for Wireless Networked Control System

Abstract:The simulation technology of wireless networked control system is studied mainly. With the mathematical model of motor， using the differential-first digital PID method and the TrueTime toolbox， based on Simulink， a model of the control system is established. By simulating model， analysis the effects of the path loss and the physical location of the node on the performance of wireless networked control system.

Keywords:wireless networked control system; physical location of the node; path loss; TrueTime

1 引言

隨著無線技術的迅速發展，無線網絡技術日益成熟，使得基于無線的網絡控制系統應用成為可能。網絡控制系統采用無線作為傳輸媒介有著有線網絡控制系統無法比擬的優勢。由于無線網絡控制系統的這些特點，使其非常適合被應用于高溫特殊環境，和遠程控制等復雜的工業控制領域。在兵器系統、機器人工業、航空及航天領域無線網絡控制系統也極具應用潛力。

但將無線引入到網絡控制系統中并不是一件非常容易的事。無線射頻信號的傳輸具有路徑損耗、多徑衰減以及同信道干擾等特點，因此最終信號的接收情況不可避免地受到噪聲、物理屏障、多普勒頻移、節點移動、環境變化以及傳輸功率等眾多因素的影響。以上諸多問題的存在使得以往在有線網絡控制系統研究中得到的很多分析和研究方法在無線環境下不再適用。

無線網絡控制系統的特點是可以通過發射功率的調整來調節信號覆蓋范圍，只要兩個互發數據的節點剛好在對方信號覆蓋范圍內就可以傳輸數據。所以存在這么一種情況，兩對互發數據的無線節點，即使它們運用同一頻段傳輸數據，只要一組傳輸單元的信號沒有覆蓋到另一組傳輸單元內任意一個節點，他們就可以同時傳輸數據，而互不干擾，如圖1所示。實際上這樣的情況就可以當作兩個獨立的無線系統來分析研究。

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