網(wǎng)絡 控 制 系統(tǒng)NCS(networkc ontrolsy stems)最早出現(xiàn)在馬里蘭大學G.C W alsh的論著中，但未給出明確的定義。文獻〔’」認為NCS是指某個區(qū)域現(xiàn)場傳感器、控制器及執(zhí)行器和通信網(wǎng)絡的集合，用以提供設備之間的數(shù)據(jù)傳輸，使該區(qū)域內(nèi)不同地點的用戶實現(xiàn)資源共享和協(xié)調(diào)操作，是一種全分布式、網(wǎng)絡化實時反饋系統(tǒng)。文獻[21認為NCS是將控制系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器和控制器等單元通過網(wǎng)絡連接起來的分布式控制系統(tǒng)。由網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的定義可以看出涵蓋了兩方面的內(nèi)容:系統(tǒng)節(jié)點的分布化和控制回路的網(wǎng)絡化。由于 共 享 資源的需求，使得控制系統(tǒng)向扁平化、網(wǎng)絡化和分布化的方向發(fā)展，典型的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)如圖1所示。與集中式控制相比，網(wǎng)絡控制系統(tǒng)主要有[6l,成本低、安裝維護簡單、系統(tǒng)可靠性高、靈活性高、便于進行故障診斷、遠程操作與控制、資源共享等優(yōu)點。

由于 網(wǎng) 絡 的引人，隨之而來的信息傳輸?shù)牟淮_定性問題也出現(xiàn)在控制系統(tǒng)中，對控制系統(tǒng)的分析和設計增加了復雜性，需要對已有的控制方法和規(guī)律重新調(diào)整才能應用于網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)中。這無疑給系統(tǒng)的設計和實施增加了復雜性，對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生負面影響，甚至影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。文獻[3,4〕認為，與點對點控制相比，網(wǎng)絡給NCS帶來的主要問題包括:①時延采樣時刻和執(zhí)行器響應時刻之間出現(xiàn)了不可忽略的滯后;②抖動在某時間間隔內(nèi)存在的與時間有關(guān)的突然的、亂真的變化;③瞬態(tài)誤差由于控制信號在網(wǎng)絡中傳輸發(fā)生丟失或沖突，使數(shù)據(jù)的延時加劇。

NCS基本分析
1.1 采樣速率分析
采樣 速 率 取決于數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率和采樣周期間隔，這和網(wǎng)絡服務質(zhì)量QoS(quality of service)有直接的關(guān)系。
① 數(shù) 據(jù) 產(chǎn)生速率
如果 傳 感 器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)速率過快，超過IP網(wǎng)絡所承諾的帶寬，勢必造成嚴重的數(shù)據(jù)丟失，會影響NCS性能和穩(wěn)定性[3l。在網(wǎng)絡QOS保證體系中，通過采用優(yōu)先級服務為用戶提供低延遲、低抖動、低丟失率和保證帶寬的端到端或網(wǎng)絡邊界到邊界的傳輸服務。因此在部署NCS網(wǎng)絡時，需要我們考慮的重點就是網(wǎng)絡信息帶寬保證。

② 采 樣 周期
在 NC S網(wǎng) 絡中，采樣周期h的確定要兼顧被控對象能夠容忍的采樣周期的最大值和網(wǎng)絡傳輸?shù)钠骄鶗r延。如果h太大，會導致被控對象性能低下或不穩(wěn)定，但如果h太小，將會導致大量的采樣數(shù)據(jù)需要網(wǎng)絡傳輸，導致網(wǎng)絡傳輸?shù)膩G包，同樣會降低系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。況且如果EP網(wǎng)絡重新傳送這些“臟”數(shù)據(jù)(已經(jīng)過時的數(shù)據(jù)被重新送到控制器，稱作“臟”數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)會產(chǎn)生比延遲更大的危害[s,6])。 除此之外，由于IP網(wǎng)絡總會存在一定延遲時間，如果h小于網(wǎng)絡延遲T,即h< r ,NC S的建模將變得非常困難。