網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制系統(tǒng)性能的影響分析

劉星

【摘要】 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，在控制系統(tǒng)當中也開始使用網(wǎng)絡(luò)控制。網(wǎng)絡(luò)控制與傳統(tǒng)的控制相比較有其自身的獨特性和優(yōu)越性，但是在信號傳輸過程當中也有很多的不足之處需要改進。本文主要就是針對網(wǎng)絡(luò)傳輸對系統(tǒng)控制的性能進行分析。

【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)絡(luò) 控制 系統(tǒng)性能 傳輸

當前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到快速的發(fā)展和廣泛的使用，在控制系統(tǒng)中使用網(wǎng)絡(luò)加以傳輸，在使用上面變得更加方便、簡單，符合當前人們追求智能化的需求。下面主要從網(wǎng)絡(luò)傳輸在控制系統(tǒng)中的優(yōu)缺點著手分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。

一、網(wǎng)絡(luò)傳輸控制系統(tǒng)概述

利用網(wǎng)絡(luò)傳輸來控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)變得更加的簡便。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)當中，必須在點和點之間用專門的信號線連接，通過信號線來傳輸相關(guān)的控制指令，在簡單的系統(tǒng)之中其弊端還不是非常明顯，一旦信號接口點過多的時候，就會發(fā)現(xiàn)連接線路非常復(fù)雜，同時系統(tǒng)的成本也變得非常的高。而通過網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)來控制系統(tǒng)直接省去了布置線路這一復(fù)雜的過程，無論再多的傳感器、執(zhí)行器、控制器等都可以利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)來進行系統(tǒng)控制，系統(tǒng)變得極為的簡單，同時也方便后期控制系統(tǒng)的維護。當然，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸來進行系統(tǒng)的控制也存在著很多的弊端需要解決：如網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲、數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)錯誤等。需要采取相應(yīng)的措施將發(fā)生這種情況的幾率降到最低，盡可能使得網(wǎng)絡(luò)傳輸不會影響到系統(tǒng)控制的性能。

二、網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制系統(tǒng)性能的優(yōu)缺點

任何一樣事物都具有正面和負面的雙重影響，網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制系統(tǒng)性能的影響當讓也不例外。分別分析出其正面和負面的影響，盡可能的控制其負面影響，擴大其所產(chǎn)生的正面影響，是此次分析的根本意義所在。

2.1網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制系統(tǒng)性能的優(yōu)點

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的特點，其主要具有以下幾個優(yōu)點：

1、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)多樣化。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)使其結(jié)構(gòu)不再局限于分層遞階結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)可以具有多種方式：如總線型、星形、樹形等。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，一般采用的都是分層控制，逐級的進行信號傳輸控制，形式單一，在現(xiàn)代較大的控制系統(tǒng)中，此種控制結(jié)構(gòu)跟不上控制的需要。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸引入控制系統(tǒng)當中，其本身所具備的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸控制的結(jié)構(gòu)變得多樣化，很大程度上使控制系統(tǒng)變得更加適用、更加穩(wěn)定。

2、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓?jié)點智能化。網(wǎng)絡(luò)傳輸控制系統(tǒng)當中最大的優(yōu)點之一就是節(jié)點智能化。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)必須在節(jié)點處用信號線連通，通過信號線來傳輸控制的相關(guān)指令，這在實際使用過程中極為不便，特別是遇到控制系統(tǒng)中節(jié)點特別多的情況時，布置信號線顯得更為繁瑣，而且在后期的維修上變得非常的麻煩。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)中節(jié)點智能化，兩節(jié)點之間直接通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相關(guān)的指令信息傳輸，每個節(jié)點都是相對獨立的單元，具備獨立的功能，使得不需要通過信號線傳輸，省去布置線路的麻煩和后期的維修麻煩。

3、網(wǎng)絡(luò)傳輸控制現(xiàn)場化、功能分散化。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)可以通過現(xiàn)場的智能化設(shè)備直接進行控制，而傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)控制必須要在中央控制系統(tǒng)上面進行控制才能夠得以實現(xiàn)，使得人們在使用的時候變得非常的方便。同時，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)通過將控制功能分散到單獨的智能設(shè)備上，同傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比危險的系數(shù)也得到分散，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

4、網(wǎng)絡(luò)傳輸控制系統(tǒng)開放化。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)其中涉及到的智能設(shè)備都是遵循一定的標準進行生產(chǎn)的，在出現(xiàn)問題需要更換時，更容易找到相應(yīng)的產(chǎn)品進行更換。不同于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，相關(guān)的系統(tǒng)控制配件是某個廠家獨有的型號，其它廠家的存在不匹配的問題，在出現(xiàn)問題的時候更換極為麻煩。

2.2網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制系統(tǒng)性能的缺點

網(wǎng)絡(luò)傳輸在控制系統(tǒng)中也存在著一些常見的問題，以下是網(wǎng)絡(luò)傳輸對控制系統(tǒng)性能的缺點：

1、網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲導(dǎo)致系統(tǒng)性能變差。通過利用網(wǎng)絡(luò)傳輸來控制系統(tǒng)，相關(guān)的控制指令在傳輸?shù)倪^程中，必然受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬不足或者使用的人較多，就會造成控制指令在傳輸過程中出現(xiàn)擁堵、排隊的現(xiàn)象，等傳輸?shù)较嚓P(guān)接受設(shè)備并做出指令的動作，中間有一段等待時間，這就是網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲，這種現(xiàn)象直接影響著控制系統(tǒng)的正常使用和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)丟包影響系統(tǒng)正常使用。網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)丟包指的是在傳輸過程中部分控制指令丟失，沒有被相關(guān)的設(shè)備接收到。在網(wǎng)絡(luò)傳輸控制的過程中，很多時候存在著同時傳輸多個控制信號的現(xiàn)象，但是在傳輸途中，由于網(wǎng)絡(luò)不暢或者突然性斷網(wǎng)，導(dǎo)致傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號中斷。當然，目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸大多都存在自動重新傳輸?shù)墓δ埽沁@其中存在著一定的時間限制。如果在中途又發(fā)送過其它的指令，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性會自動選擇后面的指令信號，導(dǎo)致部分網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而影響控制系統(tǒng)的整體性能。

3、網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)誤碼導(dǎo)致系統(tǒng)控制出錯。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂浦噶钍紫刃枰M行編碼，然后在進行傳輸，相關(guān)設(shè)備接受到編碼進行解碼，做出控制指令的動作。網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境所具備的不確定性，使得控制指令的數(shù)據(jù)編碼在傳輸過程中存在著不確定性，誤碼的現(xiàn)象也就變得不可避免，直接導(dǎo)致所發(fā)出的指令和做出的實際動作存在著差異性，對系統(tǒng)的精確控制造成影響。

4、網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯序影響系統(tǒng)控制。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在經(jīng)過多臺計算機或者通訊設(shè)備且路徑不單一時，就容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的時序錯亂的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)包的時序發(fā)生錯亂，使得最后設(shè)備接收解碼時出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象，系統(tǒng)控制的指令也就發(fā)生相應(yīng)的錯誤，為系統(tǒng)控制帶來不利的影響。

三、網(wǎng)絡(luò)傳輸在控制系統(tǒng)中的優(yōu)化措施

網(wǎng)絡(luò)傳輸在控制系統(tǒng)中存在的一部分問題（網(wǎng)絡(luò)延時、數(shù)據(jù)丟包、誤碼、數(shù)據(jù)錯序等）是無法避免的，但是這部分問題又對系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性和安全性存在在著很大的負面影響，因此，如何對網(wǎng)絡(luò)傳輸在系統(tǒng)控制中進行優(yōu)化變得極為重要。

1、提供良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過分析可以知道網(wǎng)絡(luò)延時、數(shù)據(jù)丟包、誤碼、數(shù)據(jù)錯序等問題很大程度上都是因為網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量或者外部環(huán)境不好所導(dǎo)致。因此為了減少這部分問題出現(xiàn)的頻率，應(yīng)當盡可能的提升網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。第一，提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬。將整個控制系統(tǒng)所用的網(wǎng)絡(luò)帶寬提高，使用獨立的網(wǎng)絡(luò)，保證控制系統(tǒng)在使用的時候不會存在擁擠的現(xiàn)象，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼w性能。第二，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐獠凯h(huán)境，盡可能的營造一個有利于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)沫h(huán)境。

2、提高控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量。控制系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量也對網(wǎng)絡(luò)傳輸控制性能有很大的影響，因此在選取相關(guān)設(shè)備的時候盡量選擇具有一定質(zhì)量保證的設(shè)備，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸順利完成后，相關(guān)設(shè)備能夠及時的執(zhí)行所發(fā)出的控制指令。

四、結(jié)束語

經(jīng)過本文的分析和研究，了解通過網(wǎng)絡(luò)進行控制其控制性能主要受到兩方面的影響：網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量影響和控制設(shè)備的質(zhì)量影響，這兩者都會對網(wǎng)絡(luò)傳輸控制性能造成直接的影響。因此在考慮提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)性能時從提升網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和提升控制設(shè)備的質(zhì)量兩方面入手，來達到綜合提高網(wǎng)絡(luò)傳輸在控制系統(tǒng)中的性能。通過對網(wǎng)絡(luò)傳輸在系統(tǒng)控制中的不利因素分析，更為方便具有針對性的制定相關(guān)的預(yù)防措施。

參 考 文 獻

[1]鄧亮，陳抱雪，隋國榮，張建彬，王關(guān)德. 信息傳輸對網(wǎng)絡(luò)采樣控制系統(tǒng)輸入/輸出的影響[J]. 控制理論與應(yīng)用，2011，06：819-826.

[2]于灝，馬妍，王新華，井元偉，周玉成，王丹. 隨機帶寬分配對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響分析[J]. 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué)，2015，01：80-84.

[3]徐楊，李響，常宏，王月星. 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性對大規(guī)模多智能體協(xié)同控制的影響[J]. 軟件學(xué)報，2012，11：2971-2986.

[4]劉磊明，童朝南，袁立. 關(guān)于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的延遲對系統(tǒng)性能影響的研究[J]. 信息與控制，2005，03：263-268.

[5]喻壽益，陳學(xué)一. 存在隨機延時的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能分析[J]. 中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，04：799-804.