基于Simulink的嵌入式網(wǎng)絡(luò )化控制仿真實(shí)現

反饋通道延時(shí)補償

在反饋通道加入帶有接收緩存的預測器，緩存區存放輸入輸出歷史數據和相應時(shí)間戳信息。傳感器在一個(gè)采樣周期內完成對被控對象的輸出采樣，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送采樣值，控制信號以及時(shí)間戳信息。預測器在采樣周期內，如果沒(méi)有收到傳感器從網(wǎng)絡(luò )發(fā)送的相應時(shí)刻的采樣信號，將利用緩存區數據估算采樣信號以供控制器進(jìn)行控制信號計算。

預測器采用受控自回歸模型ARX對采樣信號進(jìn)行預測，其模型原型為：

對于模型參數（10）的求解，可在Simulink下根據實(shí)驗測得的延時(shí)分布特性，選取符合延時(shí)分布規律的隨機信號模塊模擬網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，在前向和反饋通道上通過(guò)TCP/IP模塊實(shí)現控制器到執行器，傳感器到控制器的連接，組成閉合網(wǎng)絡(luò )化控制系統仿真框圖，進(jìn)行離線(xiàn)仿真，收集一系列輸入輸出數據，利用漸消記憶的遞推最小二乘（13）-（15）求出。

仿真實(shí)例

本節以一直流無(wú)刷電機為例，驗證使用本仿真系統實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化控制實(shí)驗的有效性。通過(guò)頻率響應法進(jìn)行電機模型開(kāi)環(huán)辨識，得到被控對象的CARIMA 模型為：

其中y 表示電機轉速，u 表示控制電壓。

使用Simulink 進(jìn)行離線(xiàn)仿真，網(wǎng)絡(luò )間延時(shí)用均勻分布的延時(shí)模塊模擬，求得ARX 模型為：

控制算法采用控制時(shí)域步長(cháng)為7 的廣義預測控制，利用Simulink 和仿真系統提供的模塊分別組成圖6 中虛線(xiàn)所包圍的A，B 兩部分，按照上述步驟，將框圖分別下載到位于不同物理空間的硬件平臺運行，控制系統中各節點(diǎn)的數據在該選項卡中設置固定步長(cháng)和仿真停止時(shí)間，選擇積分求解器；單擊Real－Time Workshop 標簽，在該選項卡中設置系統目標文件，模板聯(lián)編文件，Make 命令等，在Category 下拉列表中選擇xPC Targetgeneration options 選項，可以設置緩沖區大小，目標對象名字等。

（4）創(chuàng )建和下載目標應用程序。設置完仿真參數，在Simulink 模型窗口中按Ctrl＋B，就可以生成C 代碼，并對其編譯、連接生成可執行的目標應用程序，并自動(dòng)將其下載到目標機上。

（5）控制目標應用程序以及信號跟蹤。目標應用程序下載完成之后，在MATLAB 窗口輸入＋tg（或－tg）或者在目標機命令行輸入start（或stop）可以啟動(dòng)（或停止）目標應用程序。在Simulink 模型中添加xPC Target Scope 模塊，可以在目標機上添加示波器，顯示需要的信號。