项目背景

在网络化控制系统的研究上,理论研究之外,仿真和实验是必要的辅助手段,需要加以发展。

控制/通信融合系统的仿真和实验与一般的控制系统仿真不同,因为从最根本的要求上,这需要控制和通信两个领域的融合。控制系统的仿真和实验可以有不同的抽象层次:写成一个微分/差分方程,在Simulink里搭建模块,或者直接用实物实验。同样,通信系统的仿真实验也有不同抽象层次:可以简单简化为时延和丢包等控制系统参数,也可以用专用的通信仿真工具做网络仿真,也可以直接用实际网络做实验。不同的抽象层次有不同抽象层次的作用:越为简化的,越可以不受其他不可控因素影响考虑所简化的那一点的作用,但可能会跟真实系统有所偏差;而越为复杂的,越可以考虑更为真实的系统的实际响应,然而往往复杂的模型里面会有很多并不受控的因素在内,因此仿真和实验所应具有的对理论验证的确定的有效性反而少了。

不同的控制系统抽象层次和不同的通信系统抽象层次的结合就造成了很多种不同的控制/通信融合系统的仿真和实验方法。而这些方法都有各自的作用,并非可以互相替代。其基本理由在于如上所述的不同仿真/实验抽象层次的优缺点。比如,想考虑在确定的通信影响下控制系统的性能,就以最简单的通信仿真为好,并不需要也不应该用复杂不可控的通信仿真甚至实验。反之,要考虑某个MAC协议参数对控制系统影响,就至少需要专用通信网络仿真甚至要做实验,简单的时延丢包的网络假设就是不足够的。

上面的仿真和实验的要求就造成了我们这个项目的基本初衷:一个模块化的控制/通信融合系统的仿真/实验平台。

项目目标和要求

项目的总体目标是建成一个完整的、模块化的控制/通信融合系统的仿真/实验平台。具体目标如下。

  • 在底层,实现任一抽象层次的控制仿真和任一抽象层次的通信仿真之间的融合。
  • 在上层,给予终端使用者易用的界面:只需要较为简单的常识,就可以进行任意想要的仿真和实验。
  • 特性上,模块化和可拓展的的平台:新的硬件实验系统可以方便的加到这一平台上,新的仿真软件的融合也可以方便的加到这一平台上。

研究成果

Theses

  1. 基于NS3和MATLAB的网络化控制系统协同仿真平台设计 顾慧卿 浙江工业大学, 杭州 2019 [Abs] [PDF]
  2. 通讯和计算资源受限系统的控制设计和分析 韩康 浙江工业大学, 杭州 2019 [Abs] [PDF]

patent

  1. 基于TCP协议的NS3与MATLAB集成的联合仿真接口方法 赵云波, 高晓智, 苏艺帆, and 韩康 [Abs]
  2. 一种基于NS3和MATLAB的网络化控制系统协同仿真方法 赵云波, 高晓智, 苏艺帆, and 韩康 [Abs]
  3. 一种基于XCOS和NS3的协同仿真时间同步方法 赵云波, 卢帅领, 郝小梅, and 梁启鹏 [Abs]
  4. 一种基于TCP套接字的SCILAB与NS3协同仿真接口方法 赵云波, 卢帅领, 梁启鹏, and 闫文晓 [Abs]

项目人员

赵云波 卢帅领 韩康 顾慧卿