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基于无线网络的网络控制系统的调度研究

作　者: 季鸣
导　师: 蔡骅
学　校: 南京理工大学
专　业: 系统工程
关键词: 无线网络控制系统调度驱动方式死区变采样 AODV
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 233次
引　用: 1次
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内容摘要

将无线引入网络控制系统研究,既是一种突破也带来了很多挑战。以往基于有线网络控制系统得到的很多分析和研究方法在无线环境下不再适用,需要重新的设计与研究。针对无线网络控制系统的研究涉及到网络通信技术与控制科学两个领域,其系统性能的提高不仅依赖于控制算法的设计,还与网络中数据的调度密切相关。本文的研究重点就是基于无线网络的网络控制系统的调度问题,论文主要内容如下:1)研究了无线网络控制系统中各节点之间的逻辑关系,将无线网络控制系统分为集中式和分布式两种结构类型。介绍了TrueTime仿真工具箱的特点及使用方法,为无线网络控制系统仿真奠定基础。2)针对集中式结构的无线网络控制系统,设计了基于接入点(AP)事件驱动,基于接入点改进的时间驱动和基于网络空闲的调度算法。对比研究了TCP与UDP协议在无线网络控制系统中的控制效果。系统的研究了死区设置在传感器端与设置在控制器端的不同效果。设计了一种变采样周期调度算法和一种基于反馈思想,以保证控制系统性能为首要目标的混合调度算法。研究了一类含有多个接入点的混合网络控制系统的调度问题。3)针对分布式结构的无线网络控制系统,通过仿真实验阐述了跳数与控制系统性能之间的关系,指出添加路由协议的必要性。分析了路由协议类型,并通过编写程序,给实验环境添加了一种按需距离矢量路由算法。实验结果表明,添加了路由算法的系统可以自动的寻找到一条时延小的路由,并且能在节点移动,出现传输链路断裂的情况下,找到新的路由。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 论文研究的背景与意义  7-8
  1.2 无线网络控制系统概述  8-9
  1.3 网络控制系统的调度问题  9-10
  1.4 无线网络控制系统的研究现状  10-12
  1.5 论文的研究工作及章节安排  12-15
2 无线网络控制系统基础  15-21
  2.1 无线网络控制系统体系结构介绍  15-17
    2.1.1 集中式网络体系结构  15-16
    2.1.2 分布式网络体系结构  16-17
  2.2 有线与无线网络控制系统共同的问题  17-19
    2.2.1 网络时延  17
    2.2.2 带宽有限  17
    2.2.3 数据包丢失  17-18
    2.2.4 节点的驱动方式  18
    2.2.5 数据的分类  18-19
    2.2.6 时钟同步  19
  2.3 无线网络控制系统特殊问题  19-20
    2.3.1 多跳机制  19
    2.3.2 节点的移动性  19-20
    2.3.3 能量问题  20
  2.4 本章小结  20-21
3 无线网络控制系统实验平台介绍  21-33
  3.1 TrueTime仿真工具箱简介  21-24
    3.1.1 内核模块  21-22
    3.1.2 无线网络模块  22-24
    3.1.3 电池模块  24
  3.2 IEEE802.11b/g  24-26
  3.3 802.15.4(ZigBee)  26
  3.4 误差概率问题  26-27
  3.5 路径损耗问题  27-28
  3.6 仿真举例  28-31
  3.7 本章小结  31-33
4 集中式无线网络控制系统调度研究  33-59
  4.1 基于AP不同驱动方式的调度算法研究  33-39
    4.1.1 基于AP事件驱动的调度算法研究  33-36
    4.1.2 基于AP改进的时间驱动调度算法研究  36-38
    4.1.3 基于网络空闲的调度算法研究  38-39
  4.2 无线网络控制系统中TCP与UDP协议的对比  39-40
  4.3 集中式无线网络控制系统调度算法的改进思想  40-47
    4.3.1 基于死区的调度算法研究  40-43
    4.3.2 基于变采样周期的调度算法研究  43-47
  4.4 集中式无线网络控制系统混合调度算法研究  47-52
  4.5 混合网络控制系统调度研究  52-57
    4.5.1 引言  52-53
    4.5.2 CAN网介绍  53-54
    4.5.3 EDF调度算法  54
    4.5.4 MEF-TOD调度算法  54-55
    4.5.5 仿真验证  55-57
  4.6 本章小结  57-59
5 分布式无线网络控制系统调度研究  59-73
  5.1 引言  59-63
  5.2 基于AODV路由的调度算法研究  63-69
    5.2.1 路由协议的分类  64
    5.2.2 AODV路由协议  64-68
    5.2.3 仿真验证  68-69
  5.3 存在移动节点的分布式无线网络控制系统  69-71
  5.4 本章小结  71-73
6 总结与展望  73-75
  6.1 本文的主要研究工作  73-74
  6.2 研究展望  74-75
致谢  75-77
参考文献  77-80

基于无线网络的网络控制系统的调度研究

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