基于Nios Ⅱ软核的网络延迟器的设计与应用研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:JK0803zhushuangyi
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随着网络控制系统理论及应用研究的不断进展,网络延时对网络控制系统的影响也日益突出,它是恶化系统性能、导致信息不能准时到达、引起系统不稳定的重要因素。但是现阶段的研究主要停留在理论上的仿真,缺少具体的设备去验证控制算法的实际效果。本网络延迟器可以很好地解决这一问题。整个系统由计算机、网络延迟器和被控对象组成。计算机作为主控制器,通过Visual Basic来实现人机对话,并在Visual Basic中调用MATLAB来实现控制算法的验证。网络延迟器采用SOPC技术将Nios Ⅱ软核植入FPGA,其软件程序基于实时操作系统uC/OS Ⅱ编写,其网络协议通过 NicheStack TCP/IP协议栈实现,其网络接口卡选用DM9000A。本网络延迟器有三种工作模式:固定延时、随机延时和随机丢包。通过设置一个接收FIFO来接收传感器信号,在延时工作模式时,信号经过给定的延时以后发送到计算机;在随机丢包工作模式时,根据所设定的丢包概率选择是否丢弃该信号。在控制信号的输出端也设置了一个类似的发送FIFO来控制计算机的信号输出。本文主要进行的工作如下:首先,对国内外网络控制系统的发展情况和研究现状进行了简要介绍;其次,对实现本网络延迟器的总体方案和技术背景进行了详细介绍;再次,对本网络延迟器的开发过程,包括硬件电路的设计及软件程序的编写进行了详细介绍;最后,针对有随机延时的网络控制系统,选择直流电机作为被控对象,对比了普通PID和模糊PID的控制效果,并研究了不同的随机时延对系统性能的影响。
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