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        虛擬仿真技術(shù)在網(wǎng)絡閉環(huán)控制中的應用

        2016-04-21 19:10:28劉先李楊
        科技與創(chuàng)新 2016年6期
        關鍵詞:虛擬仿真技術(shù)閉環(huán)控制計算機

        劉先++李楊

        摘 要:互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有延時性和不確定性,這會對網(wǎng)絡遠程控制的應用造成一定的影響。因此,為了在實際應用過程中解決該問題,應在網(wǎng)絡閉環(huán)控制中采用虛擬仿真技術(shù)。

        關鍵詞:虛擬仿真技術(shù);網(wǎng)絡延遲;閉環(huán)控制;計算機

        中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.125

        隨著計算機網(wǎng)絡信息技術(shù)的快速發(fā)展,人們對計算機網(wǎng)絡的應用要求不斷提高。為了進一步提高計算機網(wǎng)絡的服務能力,應加強對虛擬仿真技術(shù)的研究,提升對虛擬對象仿真信息的處理能力,優(yōu)化信息的傳輸過程,從而滿足人們對網(wǎng)絡技術(shù)管理方面的要求。

        1 閉環(huán)控制的理論依據(jù)

        如果控制系統(tǒng)的輸入量是決定其輸出狀態(tài)的唯一因素,則控制系統(tǒng)可通過開環(huán)控制使自身達到最佳運行狀態(tài),即滿足:

        式(4)中:P為調(diào)節(jié)輸入量的基本方法。

        由此可見,閉環(huán)控制主要以控制系統(tǒng)的設計思想為導向,主要目標是使期望值與輸出值盡量接近,這也是閉環(huán)控制的理論基礎。

        2 虛擬仿真下的三閉環(huán)結(jié)構(gòu)

        2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

        由于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸過程存在一定的延遲,導致操作者在操控時具有一定的滯后性。因此,操作者在工作中參考的理論參數(shù)與實際參數(shù)有一定的差異,這對決策的有效性和合理性造成了一定的影響。在此情況下,操作者可基于仿真模型的控制參數(shù)創(chuàng)建虛擬操作環(huán)境。在虛擬環(huán)境中,操控者對虛擬控制對象的控制能實現(xiàn)零延遲,且在操控過程中可通過互聯(lián)網(wǎng)不間斷地將虛擬控制對象的r(k-1)、r(k)和r(k+1)等控制信號傳輸至實際控制對象,并持續(xù)收集y(k-1)、y(k)、y(k+1)等控制信號。此外,還應采用緩沖技術(shù)確保網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)某掷m(xù)性,從而實現(xiàn)對實際控制對象的閉環(huán)控制。具體如圖1所示。

        圖1 虛擬仿真環(huán)境的構(gòu)造

        2.2 虛擬仿真環(huán)境下的三閉環(huán)控制

        在遠程控制中,為了解決數(shù)據(jù)傳輸有延遲的問題,需要應用仿真概念技術(shù)。因此,本文提出了在虛擬仿真環(huán)境下的三閉環(huán)遠程控制系統(tǒng),并基于被控制端和控制端構(gòu)成了相對獨立的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中,主要包括虛擬研究對象、實際控制對象等,其共同構(gòu)成了大閉環(huán)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),即“死環(huán)”類型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的兩端會受到獨立運行結(jié)構(gòu)的影響,且在實際運行中,各種數(shù)據(jù)都會在閉環(huán)結(jié)構(gòu)中傳輸。此外,該結(jié)構(gòu)基于“數(shù)據(jù)比較”和“遠程控制者”程序,可處理通信信息,從而可確保三閉環(huán)遠程控制系統(tǒng)的實時更新;部分處理模塊具有事件延遲功能,能依據(jù)“死環(huán)”兩端的數(shù)據(jù)變化模擬、修改控制對象的參數(shù)。

        在操作系統(tǒng)時,操控者應有效判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài),掌握各種基礎指令,并借助Excel存儲指令,從而優(yōu)化操控行為,提高操控的合理性。由此可見,虛擬仿真環(huán)境下的三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)中最重要的內(nèi)容是解決虛擬閉環(huán)系統(tǒng)的延時問題,從而精準計算系統(tǒng)參數(shù),最終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效處理。此外,為了進一步提升三閉環(huán)遠程控制系統(tǒng)的性能,操作者應構(gòu)建合理的控制模型,從而確保三閉環(huán)遠程控制系統(tǒng)的真實性;按照運行要求管理“死環(huán)”兩端的閉環(huán),并實時修改模塊的參數(shù),最終實現(xiàn)對模塊運行狀態(tài)的合理調(diào)整;三閉環(huán)遠程控制系統(tǒng)在運行過程中生成的信息會發(fā)生變化,因此,應以“死環(huán)”結(jié)構(gòu)收集的數(shù)據(jù)為標準,從而確保三閉環(huán)遠程控制系統(tǒng)的合理性。

        2.3 仿真與建模

        直流無刷電機虛擬仿真系統(tǒng)如圖2所示。

        圖2 直流無刷電機虛擬仿真系統(tǒng)

        為了確定網(wǎng)絡傳輸過程中的延時性,需要判斷“死環(huán)”結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡環(huán)境的影響。假設實際控制對象與虛擬控制對象沒有差別、輸入的函數(shù)為階段性函數(shù),則在延遲過程中的Delay為0 s,Delay1為0.1 s,且系統(tǒng)發(fā)出的控制指令可直接作用于被控制對象。此外,在解讀Delay的數(shù)值時,數(shù)據(jù)的傳輸速度較快,延遲0.05 s后延遲消失,且數(shù)據(jù)的傳輸速度會隨著時間的推移進一步加快。

        3 結(jié)束語

        本文對虛擬仿真技術(shù)的應用進行了詳細探討。相關的工作人員在具體分析過程中,必須詳細了解仿真技術(shù)的要點,并在全面掌握仿真流程的基礎上,合理應用網(wǎng)絡閉環(huán)控制。

        參考文獻

        [1]徐立芳,莫宏偉.仿真技術(shù)在智能控制實驗平臺建設中的應用[J].實驗技術(shù)與管理,2013(08).

        [2]趙朋可,馬建偉.半實物仿真網(wǎng)絡虛擬實驗接口技術(shù)及應用研究[J].計算機測量與控制,2013(06).

        [3]袁占平,王祝萍,陳啟軍.虛擬控制系數(shù)未知的非完整系統(tǒng)的自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制[J].控制理論與應用,2011(02).

        〔編輯:張思楠〕

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