计算机时钟同步技术研究

首先介绍了和分析了计算机时钟同步系统的主要理论与技术，研究了同步系统的三个主要组成部分，然后研究了应用最为广泛的绝对物理时钟同步系统的设计方法，对其两种核心算法：CRI算法和PCS算法进行了详细的分析及性能比较，作为上述时钟同步理论的一个应用例子，本文最后简要介绍了基于网络时间协议（NTP）的同步技术及其软件实现。     

基于本地时钟选择的时钟同步算法

在分布式系统中网络节点的时钟同步和传统的时钟同步算法的基础上,提出了一种基于本地时钟选的分布式系统时钟同步算法。采用本地时钟选择过滤方法,通过分组交换获取每个本地时钟与参考时钟的精度差,每个本地节点根据时钟精度差自动调整时钟,达到分布式系统时钟同步的目的。通过NS2仿真测试,同步精度能够满足一般分布式系统的需要。     

DIS中时钟同步问题研究

研究了ＤＩＳ中的时钟同步问题和各种同步方法，对网络传输延进行了测试，提出了并实现了一种简单高精度的软件时钟同步方法。     

在轨卫星与地面时钟精确同步方法研究

卫星的正常运行和应用依赖于在轨卫星星上时间与地面时钟的精确同步 ,星地时间的精确同步是通过地面测控系统对星上时间进行校正实现的。精确确定星地时差是确保时间校正正确性和准确性的关键。分析了卫星星上时间码产生的原理和结构 ,提出了精确计算星地时差的模型、精确测量地面设备时延的方法和计算星地时差时闰秒的处理方法等内容     

分布实时仿真中的时钟硬同步研究

为了满足分布实时仿真在苛刻实时层上对时钟同步的高精度要求,提出了一种时钟硬同步方案,利用FPGA硬件电路跟踪锁定外部1PPS时钟信号,生成高精度高分辨率的本地时钟。重点解决了本地晶振频率校正,外时钟的毛刺剔除、丢失补发及重新锁定,同步误差分析及补偿等问题。实验结果表明,时钟硬同步作为物理层同步技术,克服了传统软同步的协议开销及网络传输延时的不确定性,能够实现微秒级同步精度。     

分布式时隙同步抗时钟频率不一致性能分析

针对节点时钟频率不一致而引起时隙漂移的情况,分析分布式时隙同步算法的性能。通过把一个时隙周期内的累积时钟偏差等效为时隙相位偏差,建立干扰模型,证明了采用分布式平均的时隙互同步算法可以避免节点时隙偏移量随时间的累积,并将节点之间的最大时隙偏差控制在一定范围内。最后,用计算机仿真和实物测试验证了分布式时隙同步算法可以保证节点之间的同步。     

机载公共设备综合管理仿真平台的时钟同步

机载公共设备综合管理系统是一种必然趋势,建立机载公共设备综合管理系统分布式仿真平台,设计软硬件结构,使之具有余度、重构、故障容错和可扩展性的功能,时钟同步是其中一个关键技术,1553B总线固有的时钟同步技术实现基本的功能,主从式的概率时钟同步技术实现进一步的调整,1553远程终端到远程终端广播周期消息通信实验有效实现发送和接收端的时钟同步,解决分布式实时控制系统中节点的时钟同步问题。     

基于时钟同步的混合型安全组播密钥管理

为保护组播通信的机密性,安全组播使用不为组外成员所知的密钥来加密数据,并随组成员关系的变化而动态更新。提出一种将平坦型和分层型密钥管理相结合的、基于IGMPv3的混合型方案,它将群组划分为多个独立的小区,有效地解决了与安全组播相关的扩展性和可靠性问题。提出了一种新的基于时钟同步的密钥管理算法,各小区代理不进行信息交换而只通过定时来执行批次密钥更新,从而有效地降低了系统的通信开销。     

一种新的倒GPS基站间的时钟同步方法

时钟同步技术是基于倒GPS(IGPS)基站网络来进行目标定位的重要研究内容。提出了一种与IGPS基站时钟结合的自适应离散卡尔曼滤波方法,该方法利用测量新息和状态修正序列在估计窗内分段静止的特性,克服了传统卡尔曼滤波过程过分依赖于数学模型和统计模型正确性的问题。通过这种方法可以在线实时修正和转换IGPS基站间的时钟相位偏差和时钟偏移,找出最佳时钟适应曲线,并估计过程噪声和测量噪声的协方差矩阵。仿真结果表明,该方法能够提高IGPS基站间的时钟同步精度,使同步精度达到微秒量级。     

实时工业以太网EPA网络控制系统平台研究

研究开发了NCS-EPA网络控制系统平台.研究NCS-EPA组态开发系统、网络仿真系统的基础上,设计了网络控制软件仿真平台设计中的仿真网络接口与NS2的衔接技术.实现的网络控制仿真框架中NS2网络模块封装了EPA控制网络协议栈与功能块算法模块,解决了EPA控制系统网络性能的模拟.NCS-EPA结合离线组态的网络模拟仿真和在线设备组态监控配置控制策略模块、功能块I/O信息与物理I/O映射信息,实现控制策略的虚拟对象与物理系统的映射.NCS-EPA网络控制系统的开发表明,基于EPA的分布式网络控制的组态与仿真能够满足控制系统性能设计要求与工业自动化的测试需求.     

MIMO-OFDM系统采样时钟同步的空间分集算法

采样时钟同步是MIMO-OFDM系统的关键技术.提出了一种MIMO-OFDM系统采样偏差估计的空间分集算法,给出了一种低复杂度、易实现的采样时钟恢复方案,仿真结果表明,该算法在快时变频率选择性衰落信道下能取得良好的同步性能且优于同类其他算法.     

网络控制系统中自适应DMC算法的仿真研究

针对网络控制系统(NCS)提出了自适应动态矩阵控制(DMC)算法。其基本思想是使用一个离散的延迟模型来预测对象的未来输出。给出了算法的推导过程和估计网络引入延迟的方法,基于TrueTime工具箱对比了不同网络条件下自适应DMC算法和传统DMC算法的性能。仿真结果表明自适应DMC算法能够适应网络条件的变化,为NCS提供更好的控制品质。     

Tracking Synchronization of Networked Lagrangian Systems via Impulsive Control and Its Applications

An impulsive control scheme is proposed to investigate the tracking synchronization of ring and inline networked Lagrangian systems. Given a time-varying target trajectory, some algebraic synchronization criteria are derived to make the networked Lagrangian systems synchronize to the target trajectory. A distinctive feature of the proposed work is that the impulsive control scheme is used to investigate the highly nonlinear Lagrangian systems. By the impulsive control, each agent described by the Lagrangian system instantaneously interacts with its neighbors only at some discrete moments. Furthermore, the proposed control strategy requires only local coupling feedback for global convergence. As a direct application of the obtained theoretical results, the tracking synchronization of multiple 3-DOF mobile robots is discussed in detail and simulated. Simulation results verify the effectiveness of the proposed control strategy.     

网络型耦合复动力系统的同步动力学

通过讨论网络型耦合复动力系统的同步动力学问题,给出了该系统同步流形稳定性的分析方法,得到了网络型耦合复动力系统局部同步和全局同步的充分条件。所得的结果可以应用到由一个典型的复洛伦兹系统构成的网络耦合复动力系统,数值仿真表明理论结果的正确性。     

Optimal Output Tracking Control and Stabilization of Networked Control Systems with Packet Losses

This paper studies the optimal output tracking control and stabilization for networked control systems with packet losses via output feedback control. Both finite-horizon and infinite-horizon cases are considered. For the finite-horizon case, the authors introduce an augmented system according to the state variable and the reference trajectory for the first time. Based on a set of difference Riccati equations, an optimal output feedback tracking controller is proposed by applying the stochastic maximum principle. And an optimal estimator is presented. For the infinite-horizon case, a necessary and sufficient condition for the stabilization of the system is provided. And an optimal output feedback stabilizing tracking controller is obtained by establishing a set of algebraic Riccati equations. Finally,numerical examples are given to verify the proposed results.     

不可分动态离散系统的两级最优控制算法

讨论了不可分动态系统的最优控制问题 .提出了一种两级最优控制算法 .该算法首先把不可分问题转化为多目标最优控制问题 ,并用加权 Lagrangian公式产生非劣解 ,然后从非劣解集中挑出最优解 .建立了算法的理论基础 ,证明了算法的收敛性 .对两个例子的仿真结果表明算法是有效的 .     

基于抖动的CAN型网络带宽优化调度

合理调配有限的带宽资源，尽可能地降低网络对系统性能的影响，以满足控制系统动态性能和实时性的要求是网络化控制领域亟须解决的关键问题。结合CAN网的运行特性，提出基于抖动的带宽优化调度算法。在满足控制系统动态性能和网络可调度性条件下，确定网络化控制系统中各控制闭环的最优采样周期和初相，在兼顾周期抖动对控制闭环动态性能影响的同时合理地调配带宽资源，使系统具有较高的带宽资源利用率。