網(wǎng)絡(luò) 控 制 系統(tǒng)NCS(networkc ontrolsy stems)最早出現(xiàn)在馬里蘭大學(xué)G.C W alsh的論著中，但未給出明確的定義。文獻(xiàn)〔’」認(rèn)為NCS是指某個(gè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)傳感器、控制器及執(zhí)行器和通信網(wǎng)絡(luò)的集合，用以提供設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，使該區(qū)域內(nèi)不同地點(diǎn)的用戶實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)調(diào)操作，是一種全分布式、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)。文獻(xiàn)[21認(rèn)為NCS是將控制系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器和控制器等單元通過網(wǎng)絡(luò)連接起來的分布式控制系統(tǒng)。由網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的定義可以看出涵蓋了兩方面的內(nèi)容:系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的分布化和控制回路的網(wǎng)絡(luò)化。由于 共 享 資源的需求，使得控制系統(tǒng)向扁平化、網(wǎng)絡(luò)化和分布化的方向發(fā)展，典型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)如圖1所示。與集中式控制相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要有[6l,成本低、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)可靠性高、靈活性高、便于進(jìn)行故障診斷、遠(yuǎn)程操作與控制、資源共享等優(yōu)點(diǎn)。

由于 網(wǎng) 絡(luò) 的引人，隨之而來的信息傳輸?shù)牟淮_定性問題也出現(xiàn)在控制系統(tǒng)中，對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)增加了復(fù)雜性，需要對(duì)已有的控制方法和規(guī)律重新調(diào)整才能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)中。這無疑給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施增加了復(fù)雜性，對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[3,4〕認(rèn)為，與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制相比，網(wǎng)絡(luò)給NCS帶來的主要問題包括:①時(shí)延采樣時(shí)刻和執(zhí)行器響應(yīng)時(shí)刻之間出現(xiàn)了不可忽略的滯后;②抖動(dòng)在某時(shí)間間隔內(nèi)存在的與時(shí)間有關(guān)的突然的、亂真的變化;③瞬態(tài)誤差由于控制信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸發(fā)生丟失或沖突，使數(shù)據(jù)的延時(shí)加劇。

NCS基本分析
1.1 采樣速率分析
采樣 速 率 取決于數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率和采樣周期間隔，這和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量QoS(quality of service)有直接的關(guān)系。
① 數(shù) 據(jù) 產(chǎn)生速率
如果 傳 感 器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)速率過快，超過IP網(wǎng)絡(luò)所承諾的帶寬，勢(shì)必造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)丟失，會(huì)影響NCS性能和穩(wěn)定性[3l。在網(wǎng)絡(luò)QOS保證體系中，通過采用優(yōu)先級(jí)服務(wù)為用戶提供低延遲、低抖動(dòng)、低丟失率和保證帶寬的端到端或網(wǎng)絡(luò)邊界到邊界的傳輸服務(wù)。因此在部署NCS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要我們考慮的重點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)信息帶寬保證。

② 采 樣 周期
在 NC S網(wǎng) 絡(luò)中，采樣周期h的確定要兼顧被控對(duì)象能夠容忍的采樣周期的最大值和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延。如果h太大，會(huì)導(dǎo)致被控對(duì)象性能低下或不穩(wěn)定，但如果h太小，將會(huì)導(dǎo)致大量的采樣數(shù)據(jù)需要網(wǎng)絡(luò)傳輸，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膩G包，同樣會(huì)降低系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。況且如果EP網(wǎng)絡(luò)重新傳送這些“臟”數(shù)據(jù)(已經(jīng)過時(shí)的數(shù)據(jù)被重新送到控制器，稱作“臟”數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生比延遲更大的危害[s,6])。 除此之外，由于IP網(wǎng)絡(luò)總會(huì)存在一定延遲時(shí)間，如果h小于網(wǎng)絡(luò)延遲T,即h< r ,NC S的建模將變得非常困難。