INTERNET国际化资源共享混合结构远程控制实验室.pdfVIP

2007年中周自动化教育学术年会 INTE刚ET国际化资源共享混合结构远程控制实验室 戴亚平1，田德振1，许向阳1，董芳艳2 (1北京理工大学自动控制系210教研室北京100081 2东京工业大学大学院综合理工学研究科226—8502．横演市绿区长津田町{259_G3_49) 引言 本研究的目的是运用控制技术、计算机网络技术，建立一个国际化的远程控制研究开发与实验 平台，使高校的科学研究与学术水平能上一个新台阶。在理论研究方面，目前高校的教师、博士生 和硕士生发表的论文．都达到了较高的学术水平。但与国际先进水平还有相当大的差距。为了使研 究更上一个台阶，我们在以下几个方面进行了深入的思考： 1)在研究新的理论和控制算法时，我们的理论结果无法得到实际系统的检验。 2)我们的博士生和硕士生已经完全习惯了进行计算机仿真方法进行结果验证，因为缺少试验和 检验设备条件，缺乏必要的系统设计实践经验，而不习惯用实际的自动控制系统与装置来验证自己 的研究结果。久而久之。学生丧失了动手能力。 3)每一种新的控制算法的提出，在没有实际应用的情况下往往是对问题浅尝辄止，所进行的研 究既缺乏深度又缺乏连贯性。 为了提高研究生，尤其是博士生的创新能力，本文提出建立一套远程实时控制与决策系统实验 平台，本平台的建立，将达到以下的教学与研究的目标： 1)建立一套具有国际先进水平的科研平台，在满足教学研究的基础上，促进科研的发展。 2)在研究过程中所提出的新算法的验证问题。 3)在推动科研的基础上发现理论与实际相结合的切入点，开发出有使用价值的、高技术含量的 新系统。 4)运用网上实验，无论何时何地。均可以登陆实验网站进行实验．真正做到资源共享。 Contr01 网络控制系统(NetworkedSystem，Ncs)是指通过实时网络构成闭环的反馈控制系统 “。‘1。NcS是最近十几年随着网络技术的发展而出现，并迅速发展起来的，是控制理论与网络技术紧 密结合的产物，也是最近几年特别是2005年以来控制理论研究的一个热点问题。网络技术引入控制 系统减化了系统布线，使系统更加容易诊断与维护，使系统的灵活性大大增强。但与此同时．网络 的引入也给系统带来了新的问题：网络延时、传输过程中的数据包丢失和数据的多包传输等。这些 问题可能使系统的性能和稳定性下降，甚至导致系统不稳定，后来很多学者做了大量的工作来分析、 研究以解决或减小这些问题对系统的影响。文献“。1针对这些问题对系统稳定性的影响进行了系统、 深入的研究”“’；对网络延时的评估进行了专门的研究”’”““；针对网络延时进行了研究；这些 都是对网络控制理论的研究。 对于NcS研究的硬件平台，作者“”已经对远程实验、共享控制，建立一个用于研究生理论创新 过程中进行实践验证的实验室等问题进行了探讨。刘国平等…1实现了一种可视化的网络控制系统， Valera等为方便大学生课 通过可视化软件对系统进行组态，使控制系统组态过程非常简单。Angel 程学习、降低教育成本，给出了一种虚拟过程实验和远程实验室的建设方案“”，但该实验室的目的 是针对大学生实验而不是针对科学研究，不方便进行NCS的研究：另外没有通过视频形式将实物的 实际运行场景呈现在学生面前，实验不够生动、直观，使学生缺乏感性的认识。后来，吴平东等人 也从网络共享出发，给出了一种共享控制实验系统的结构““，该系统以用户、服务器、设备三点式 2007年中国自动化教育学术年会 结构为特征，以服务器为中心，可以通过服务器构成闭环，形成一个Ncs，或者设备与本地Pc构 成闭环，形成一个远程操作的实验系统；但此系统有严重的缺陷：首先，整个系统对服务器的依赖 性是绝对的，服务器一旦由于突发故障而崩溃，所有正在运行的设备均将无法工作，可能导致灾难 性故障；其次，所有的信息都通过服务器中转，使系统的网络延时增加：再次，服务器成为整个系 统的通信和运算瓶颈，设备一旦增多，整个系统数据传输的实时性很难保证。 本文基于作者和前人的研究工作，权衡c／S和B／S结构的优缺点．给出了一个基于混合结构，