RETHER协议的改进

为使网络提供实时QoS保证 ,提出了RETHER协议的改进方式。RETHER是一种基于以太网的定时令牌总线协议 ,能够对数据传输提供实时性能。由于使用的模式切换方法是基于CSMA/CD协议的请求 /响应方式 ,不具有切换时间的确定性。RT CSMA/CD协议使用持续竞争的机制保证实时数据据传输具有确定的最大时延。结合两种实时网络协议的特点 ,使用RT CSMA/CD协议的持续竞争机制对RETHER协议的切换模式进行了改进 ,保证了切换时间的确定性     

无线自组织网中基于CSMA/CA的一种改进的功率控制算法

基于CSMA/CA机制,提出了一个改进的功率控制算法,用于解决传统的BASIC方案中,由于功率控制的引入而产生的非对称链路对节点传输的碰撞问题,它通过简单地修改802.11 MAC 层协议,采用变长的RTS/CTS来使载波侦听环中的节点荻得关于DATA/ACK传输的分组大小及功率强度信息,从而有效地避免碰撞与重传.仿真结果说明,该方法不仅可以节省能量,而且可以提高网络性能.     

基于多机器人臂间协作的通信机制的设计与实现

随着多智能体(multiple agent system,MAS)在多机器人系统中的应用,机器人间的信息交换显得尤其重要.以网络传输为基础,提出了将基于传输介质的CSMA/CA(可避免冲突的二次检测)技术用于多机器人臂间在共同工作空间中的路径协调,并制定了相应的通讯协议.实验证明此方法有效.     

非饱和态802.15.4网络吞吐量建模分析

IEEE802.15.4是目前无线传感器网络中的主要协议,实际应用中由于无线传感器网络的工作特点,这类802.15.4网络多工作于非饱和态,而现有的对其建模研究通常假设网络处于饱和态。在分析时隙CSMA/CA的IEEE802.15.4MAC协议基础上,使用M/C/1/K排队系统理论,建立了新的Markov链模型。并在此基础上,推导出网络的吞吐量表达式。仿真结果表明,该模型能准确反映网络吞吐量的变化。     

基于改进Smith预估补偿的网络控制系统研究

为了有效减少网络时延对网络控制系统的影响,提出了一种新的改进Smith动态预估补偿方法,实现了将前向通路的时延从闭环回路中移到闭环回路外,将反馈通路(传感器到控制器)的时延从系统中彻底消除,无需对反馈通路实施网络调度。由于补偿模型不包含网络时延,因此无需在线测量、辨识或估计网络时延的大小,适用于网络时延是随机、时变和不确定,大于一个、甚至数十个采样周期的应用场合。基于CSMA/CD(Ethernet)和CSMA/AMP(CAN bus)网络协议,仿真研究验证了该方法的有效性。     

一种TH-PPM UWB快速捕获方案

针对脉冲位置调制(PPM)超宽带(UWB)的室内多径传播以及用户数据跳时(TH)多址接入特性,提出了基于预约协议的TH-PPM UWB快速捕获方案。该方案按照某种协议,预置有关参数,依次进行初始捕获和跳时捕获,把复杂的捕获问题分解成两个相对单一的简单捕获,从而有效降低捕获难度。初始捕获获得传输时延参数,跳时捕获捕捉到目标用户,经分别证实后进入收发数据的传输,性能分析显示了该方案的有效性。     

基于FSM的车辆底盘CAN网络建模与仿真

简述了CAN(controller area network)网络通信协议的特点,在MATLAB/Simulink/Stateflow仿真环境,运用有限状态机(FSM)理论,建立了用于车辆底盘集成控制的CAN网络通信系统仿真模型。仿真研究了节点优先级、传输速率及单帧信息量对通信延时的影响,并将该网络通信模型应用于车辆4WS控制系统,针对网络通讯延迟对控制效果影响进行了仿真分析,进一步证明了使用该模型研究数据传输延时对控制系统控制影响的可行性。     

基于TCP/IP协议的图像传输网络接口的设计与实现

网络接口对于图像在局域网或因特网中传输起着关键作用。讨论了基于TCP/IP协议用于网络相机的网络接口,采用MAC控制器芯片和51单片机,实现了一种实用的、低成本的网络接口方案。给出了网络接口的硬件组成框图。针对具体的网络相机应用背景,讨论了接口相关协议的实现方法以及基于Winsock的编程接收,并对通过UDP协议传输图像时丢包和包失序现象产生的原因及处理方法进行了探讨。最后给出了在局城网环境下的实验结果。     

基于网络分配矢量的Ad Hoc可用带宽测量方法

定义了Ad Hoc网络中能够反映碰撞和节点竞争的无线可用带宽。被考察节点通过CSMA/CA协议将测量时间内邻居节点数据分组中的网络分配矢量以表的形式记录在自己的路由缓存中,对测量时间内同一节点的网络分配矢量叠加,并减去被考察节点退避的时间,最终计算出测量时间内当前节点的可接入信道时间。使用可接入信道时间占测量时间的比例来计算可用带宽。仿真在竞争节点发送速率变化的情况下测量了被考察节点的可用带宽,随后被考察节点也改变发送速率来验证测量所得的可用带宽。数值结果表明,所使用的可用带宽测量策略较为准确,并能充分反映节点之间的碰撞。     

基于超宽带能量检测方案的数字脉冲间隔调制

将数字脉冲间隔调制（digital pulse interval modulation, DPIM）引入到基于能量检测方案的超宽带（ultra wideband, UWB）通信系统中,详细研究了DPIM的性能。给出了适合于脉冲UWB信道的DPIM方案,定义了该调制方式的传输容量并与开关键控（on off keying, OOK）和脉冲位置调制（pulse position modulation, PPM）做比较。推导出该调制方式的误时隙率和误包率。给出了不同调制方式在IEEE 802.15.3a信道环境下的数值结果,结果表明存在某些调制阶数（如4-DPIM对2-PPM）,能够使得DPIM在传输容量和包差错性能上均优于PPM。另外与OOK相比,高阶DPIM可以在损失一些传输容量条件下取得更好的包差错性能。     

无线Ad Hoc网络中CSCA协议的仿真研究

为了有效利用无线Ad Hoc网络中的信道资源,提出了一种多址接入协议,即信道选择冲突避免(CSCA)协议。该协议在公共信道上发送RTS/CTS分组实现握手,采用灵活的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,接收节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复ACK分组。最后,利用网络仿真工具OPNET构建了CSCA协议的仿真框架,并在此基础上,通过仿真评估了协议的平均信道利用率、平均分组延迟和分组丢弃率等性能。仿真结果表明,CSCA协议在网络传输业务量重的情况下具有较高的信道利用率、较小的分组时延和分组丢弃率。     

基于DDS的像质处理提升仿真系统设计与实现

在分布式图像仿真系统中,各子系统具有很强的异构性,如何通过网络确保子系统间数据传输的可靠性、实时性和互操作性是一个十分棘手的问题。提出使用数据分发服务(data distributed service,DDS)来构建一个分布式的像质处理提升仿真系统,该系统包含系统管控、图像仿真、处理提升、性能评估和可视化5个子系统,通过DDS既能将5个相对独立的子系统纳入到统一的信息网络中,又能实现海量图像数据的实时可靠传输。并将DDS与传统的传输控制协议/因特网互联协议在网络传输性能(传输时延、吞吐率、丢包率)方面做了比较,试验结果表明DDS具有更低的传输时延、丢包率和更高的吞吐率。最后通过DDS实现了像质处理提升仿真系统的功能测试,验证了DDS技术能够有效解决分布式条件下数据实时可靠交互的问题。     

RHC-Based Consensus of Multi-Agent Systems with Simultaneous Packet Dropout and Input Delay

This paper is concerned with the multi-agent systems with both packet dropout and input delay. A novel receding horizon control (RHC) based consensus protocol is proposed by solving a distributed RHC based optimization problem. The novelty of the optimization problem lines in the involvement of the neighbours’ predictor information in the cost functions. Based on the derived RHC based consensus protocol, the necessary and sufficient condition for the mean-square consensus is obtained. In addition, the authors give a specific sufficient condition to guarantee the mean-square consensus.

     

虚实结合的多关节机器人开放式仿真系统研究

基于工业控制计算机、单片微处理器等硬件和OpenGL、VC 等软件,针对典型的五自由度多关节工业机器人构建出了一个虚拟现实和物理模型相结合的开放式通用仿真综合试验系统,给出了机器人三级控制系统体系结构和内部通信协议,建立了机器人运动学坐标系,推导出了相应的末端作用器位姿转换矩阵,可以完成机器人学中正向运动学、逆向运动学、路径规划以及动力学等方面的研究与设计。最后,将其成功应用于《工业机器人学》课程教学和智能型采棉机器人的研发过程中,发挥了重要的指导作用。     

Research on robust fault-tolerant control for networked control system with packet dropout

A kind of networked control system with network-induced delay and packet dropout, modeled on asynchronous dynamical systems was tested, and the integrity design of the networked control system with sensors failures and actuators failures was analyzed using hybrid systems technique based on the robust fault-tolerant control theory. The parametric expression of controller is given based on the feasible solution of linear matrix inequality. The simulation results are provided on the basis of detailed theoretical analysis, which further demonstrate the validity of the proposed schema.     

Data-based predictive control for networked nonlinear systems with packet dropout and measurement noise

In this paper, the data-based control problem is investigated for a class of networked nonlinear systems with measurement noise as well as packet dropouts in the feedback and forward channels. The measurement noise and the number of consecutive packet dropouts in both channels are assumed to be random but bounded. A data-based networked predictive control method is proposed, in which a sequence of control increment predictions are calculated in the controller based on the measured output error, and based on the control increment predictions received by the actuator, a proper control action is obtained and applied to the plant according to the real-time number of consecutive packet dropouts at each sampling instant. Then the stability analysis is performed for the networked closedloop system. Finally, the effectiveness of the proposed method is illustrated by a numerical example.     

Predictive Event-Triggered Control for Disturbanced Wireless Networked Control Systems

The control and scheduling for wireless networked control system with packet dropout and disturbance are investigated. A prediction based event triggered control is proposed to reduce data transmissions while preserving the robustness against external disturbance. First, a trigger threshold is especially designed to maintain the difference of the estimated and actual states below a proper boundary when system suffers from packet dropout. Then a predictive controller is designed to compensate for packet dropouts by utilizing the packet-based control approach. The sufficient conditions to ensure the closed-loop system being uniformly ultimately bounded are derived, with consequently the controller gain method. Numerical examples illustrate the effectiveness of the proposed approach.