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ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｔｔｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用

◎网络、通信与安全◎

网络化控制系统时延测量、分析与预测

曹保江，李春茂，肖建，褚丽丽

ＣＡＯＢａｏ－ｊｉａｎｇ，ＬＩＣｈｕｎ—ｍａｏ，ＸＩＡＯＪｉａｎ，ＣＨＵＬｉ—ｌｉ

两南交通大学电气工程学院，成都６１００３１

ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔ，’ｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ

Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｂｊｓｗｊｔｕ＠１６３．ｔｏｍ

ＣＡＯＢａｏ－ｊｉａｎｇ，ＬＩＣｈｕｎ－ｍａｏ，ＸＩＡＯＪｉａｎ，ｅｔａ１．Ｔｉｍｅｄｅｌａｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｎｅｔｗｏｒｋｅｄｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍｓ．ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．２００７．４３（３３）：１１５—１２０．

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｍｏｄｅｌａｎｄｅｓｔｉｍａｔｅｒａｎｄｏｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｉｍｅｄｅｌａｙｉｎＮｅｔｗｏｒｋｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ（ＮＣＳ）．ａｓｉｘｍｏｎｔｈｓ’

ｌａｔｅｎｃｙｔｅｓｔ，ｂａｓｅｄｏｎＩＥＴＦ’Ｓ（［ｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ）ＲＦＣ２５４４，ｈａｓｂｅｅｎｐｅｒｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈａｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌａｙｅｒｂａｓｅｄ

ｔｅｓｔｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｍｏｒｅｔｈａｎ１．７ｍｉｌｌｉｏｎｄａｔａｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｆｏｒｃｏｎ＇ｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｎａｄａｐｔｉｖｅａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ（ＡＲ）ｍｏｄｅｌａｎｄａ

ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ（ＩＭＳ）ａｄａｐｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｔｉｍｅｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｅａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ

ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅ￣ｍｅｔ１ｈｏ￣ｈａｓｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｔｎｔｉｍｅｄｅｌａｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ；ｔｉｍｅｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｌａｔｅｎｃｙｔｅｓｔ；ＲＦＣ２５４４；ａｄａｐｔｉｖｅＡＲｍｏｄｅｌ；ａｄａｐｔｉｖｅＬＭＳａｌｇｏｒｉｔｈｍ

摘要：针对网络化控制系统（ＮＣＳ）中的随机时变时延，采用自行开发的基于应用层的测试软件，按照ＩＥＴＦ（ＴｈｅＩｎｔｅｒｎｅＥｎｇｉｔ—

ｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ）的ＲＦＣ２５４４规范，进行了６个多月实际测量，获得了ｌ７０余万个网络时延数据；通过对实验数据进行相关分

析，建立了网络时延的自适应自回归（ＡＲ）模型；并用自适应最小均方差（ＬＭＳ）算法对实测的网络时延进行了估计和预测，实验结

果表明了算法的有效性．

关键诃：网络化控制系统；时延估计；网络时延测试；ＲＦＣ２５４４；自适应ＡＲ模型；自适应ＬＭＳ算法

文章编号：１００２—８３３ｌ（２００７）３３—０ｌ１５—０６文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ２７３

ｌ引对ＮＣＳ的研究成为一个富有挑战性的课题Ｉ。Ｉ

络化控制系统（ＮＣＳ）是指通过计算机网络形成闭环的在现有ＮＣＳ中，其控制网络大多数采用各种现场总线，如

反馈控制系统，如图１所示。由于将通汛网络引入了控制系统，ＣＡＮ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ和ＬｏｎＷｏｒｋｓ等，它们各具特色，采用不同的网络

使之成为了控制系统的一部分，