基于Matlab的网络控制系统仿真平台的开发

基于Matlab的网络控制系统仿真平台的开发

论文摘要

随着电子技术、计算机和网络通信技术的发展,以及控制和管理要求的不断提高,使得控制系统正由封闭的集中式体系加速向开放的分布式体系发展。在这个过程中,逐渐形成了网络化的分布式体系结构,网络控制系统成为当前控制技术研究的主要方向之一。然而,由于网络控制系统普遍存在时延、数据传输、以及数据包丢失等问题,这往往使得网络控制系统的稳定性变差,甚至无法运行。因而,网络环境下控制器设计方法成为研究人员关注的热点。但是搭建实际的网络控制系统试验平台需要较多的资金投入,同时也需要投入较多的人力为硬件设备开发软件系统,因此,搭建网络控制仿真平台成为研究网络控制系统的主要方法。本课题对基于Matlab的网络控制系统的仿真平台进行了研究,针对Matlab缺少网络通信功能,无法把实物网络引进仿真平台的问题,使用Matlab软件和符合OPC 2.0规范的OPC数据服务器开发了一种基于Matlab的网络控制系统的仿真平台。在该平台中,Matlab利用OPC Toolbox工具箱提供的对OPC技术的支持,作为OPC客户端与OPC服务器进行网络通信,解决了Matlab的Simulink环境没有网络通信模块,不能进行联机仿真的问题。该平台比使用TrueTime等网络仿真软件有更好的精确性;平台利用OPC技术成熟的数据存取机制,满足仿真模型对数据传输稳定性和实时性的要求,OPC技术以COM/DCOM为基础,使用作用在会话层的RPC(Remote Process Call)统一处理网络交互,比使用作用在传输层的SOCKET编程有更好的通用性。实验证明该平台能够引进实际网络对控制系统的真实影响,运行良好,可以作为网络控制系统的研究平台。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 网络控制系统的定义
  • 1.2 网络控制系统的特点
  • 1.2.1 网络控制系统的优点
  • 1.2.2 网络控制系统的问题
  • 1.3 网络控制系统仿真平台
  • 1.4 本文的研究工作介绍
  • 2 基于Matlab的网络控制系统仿真平台
  • 2.1 Matlab环境
  • 2.2 利用TrueTime开发仿真平台
  • 2.3 网络编程开发仿真平台
  • 2.3.1 网络编程基础
  • 2.3.2 网络编程实现
  • 2.4 仿真平台搭建方法小结
  • 3 OPC技术
  • 3.1 OPC客户程序和OPC服务器
  • 3.1.1 OPC服务器的对象组成
  • 3.1.2 OPC接口体系
  • 3.1.3 OPC对象接口定义
  • 3.1.4 OPC同步异步通讯
  • 3.2 OPC技术的本质——COM/DCOM
  • 3.2.1 COM接口
  • 3.2.2 组件
  • 3.2.3 RPC架构和RPC过程
  • 3.2.4 DCOM特性
  • 4 Matlab OPC Toolbox介绍与使用
  • 4.1 OPC DCOM配置
  • 4.2 Windows XP(SP2)下的配置
  • 4.2.1 Windows XP(SP2)下OPC DCOM的配置
  • 4.2.2 Windows防火墙的配置
  • 4.3 OPC Toolbox
  • 5 利用OPC工具箱开发网络控制系统仿真平台
  • 5.1 网络仿真平台开发思想
  • 5.2 OPC Toolbox模块组建仿真平台
  • 5.2.1 客户机端Matlab OPC Client
  • 5.2.2 服务器端Matlab OPC Client
  • 5.3 仿真平台的扩展性
  • 5.4 仿真平台的优势
  • 5.5 仿真平台有效性验证
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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