在基于网络的远程控制系统中,传输延时是一个不同于传统控制研究中的特殊问题。通过网络来传输数据信息是否会影响以及如何影响系统的性能和稳定状况,是我们迫切关心的问题。因此,认识网络、了解网络是设计网络远程控制系统的前提条件,而对于网络状态的监视和检测、网络延时的特性分析以及网络延时未来走势的预测等备受关注的客厅,也就成为我们研究网络远程控制的基础性工作。

  利用网络技术来进行设备的远程控制,不同于其他的远程控制系统,特别是在工业控制上,它还存在一些需要解决的问题,主要包括安全性问题、实时性问题和传输效率问题。(1)由于大部分网络是可以共享的公共资源,尤其是具有安全开放性的Internet,所以对于系统中一些关于的控制设备来说,安全性和保密性就显得尤为重要。解决安全性问题的主要方法是加装防火墙、采用适当的加密方法以及加强身份验证。(2)远程控制过程中传输的控制信息一般都是一些短小的控制命令或设备状态信息,但网络通畅为了传输大量数据而采用数据包的形式,所有在传输的数据包中,实际需要传送的控制信息远比包中各种其他的信息要小得多,就好像“大马拉小车”一样,结果导致效率很低。(3)对于绝大多数的应用型网络,信息传递的准确性和传输的信息量放在首位,并不会像转移网络那样注重实时性能。不确定的延时问题、大延时问题、数据包丢失以及数据次序错乱等问题可能造成系统不稳定,甚至根本无法控制。实时性问题是网络远程控制中所存在的最主要、也是最难解决的问题。

  延时的存在打乱了控制器与被控对象之间的时间同步,影响了系统正常、稳定地运行。前往通道的延时使得被控对象在这段时间内接受不到任何的控制信息;反馈通道的延时则使系统在这段时间内失去反馈信号,相当于开环控制,容易导致系统发散。由于网络延时,系统中的控制信息不能实时地传递给被控对象,输出信息也不能实时地反馈给控制器,整个系统的稳定性和过渡过程的性能变差,信息传递的连续性遭到破坏,系统传输响应验证变形。

  在控制器端使用补偿器是最通常的解决方法。对于传统的大时滞系统,信息的滞后时间往往不变,或者变化非常缓慢,且变化幅度也不大,因此可以通过预测下信息的传输延时来达到补偿滞后的目的。然而,对于传输网络而言,网络状况是不断变化的,网络延时也不确定,无法用精确的分布规律来描述,因此难以进行下一时刻延时信息的预测。即使运用统计规律,理论上算出的网络延时与实际情况仍会有差别,不可能完全抵消延时所带来的相位滞后,依然会对系统的性能造成影响。

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