在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)科技的不斷發(fā)展中有關(guān)現(xiàn)在傳播網(wǎng)絡(luò)的新科技應(yīng)用模式有哪些呢，應(yīng)該怎樣來促使現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)科技的新發(fā)展技術(shù)呢?本文時候一篇網(wǎng)絡(luò)科技論文。對比仿真波形圖可以發(fā)現(xiàn)：數(shù)據(jù)丟包率為20%時，使用GPC算法設(shè)計的控制器基本可以滿足航向保持控制要求，但會出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，并且當(dāng)期望軌跡發(fā)生變化時，控制器的調(diào)節(jié)時間會增加;數(shù)據(jù)丟包率為30%時，控制效果大幅下降，出現(xiàn)較大超調(diào);數(shù)據(jù)丟包率為35%時，控制器已經(jīng)基本不能跟蹤期望軌跡，并且會出現(xiàn)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定的危險情況.為驗證加入補償機制的控制器的可行性，在數(shù)據(jù)丟包率為20%的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，分別仿真無補償機制和有補償機制的兩種控制器，比較其航向輸出數(shù)據(jù).設(shè)置期望航向為+5°的階躍信號，GPC算法的參數(shù)設(shè)置不變.仿真效果見圖8.由圖8可知，數(shù)據(jù)丟包率為20%時使用帶有補償機制的GPC算法設(shè)計控制器，調(diào)節(jié)時間由30 s減少到20 s，且不存在超調(diào).這表明加入補償機制的控制器可以降低網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)丟包對船舶航向保持控制造成的影響，使得控制更加準(zhǔn)確

　　摘要：針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)丟包問題，使用一種帶有常值補償機制的廣義預(yù)測控制(Generalized Predictive Control，GPC)算法設(shè)計船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器.首先，利用TrueTime工具箱仿真使用傳統(tǒng)GPC算法設(shè)計的船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器.然后，考慮數(shù)據(jù)丟包對船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)造成的影響，使用帶有常值補償機制的GPC算法設(shè)計一種新的船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器并進(jìn)行仿真.仿真結(jié)果表明，在數(shù)據(jù)丟包情況下，采用新方法設(shè)計的控制器可以減少船舶航向調(diào)節(jié)時間，從而改善船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器的控制效果.

　　關(guān)鍵詞： 船舶航向保持; 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng); 網(wǎng)絡(luò)科技論文

　　船舶航向保持控制是船舶控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，對于船舶安全航行具有重要意義.從20世紀(jì)90年代開始，隨著控制論的逐漸豐富，產(chǎn)生許多新型的控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、魯棒控制等.這些算法都不同程度地被運用到船舶航向保持控制器的設(shè)計中，進(jìn)而也豐富發(fā)展了船舶航向保持控制系統(tǒng)的設(shè)計理念.

　　網(wǎng)絡(luò)科技論文：《工業(yè)控制計算機》，《工業(yè)控制計算機》經(jīng)過10余年的建設(shè)，讀者群涵蓋電力、機械、石化、冶金、交通、通信、水利、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、智能建筑、儀器儀表等多個領(lǐng)域，成為國內(nèi)知名的專業(yè)技術(shù)期刊之一，得到了廣大工控、自動化界人士的認(rèn)可。隨著數(shù)字化、智能化的發(fā)展，企業(yè)信息化的需要，以及計算機技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用日益深入，我刊將發(fā)揮更大的影響。

　　在實際的船舶航向保持控制系統(tǒng)中運用得最多的是比例積分微分(Proportion Integration Differentiation， PID)自動舵和自適應(yīng)自動舵.PID算法是一種經(jīng)典控制方法，具有直觀、簡單等特點，因而大部分船舶控制系統(tǒng)仍采用PID自動舵.PID自動舵往往以確定的模型為被控對象，且需要經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員根據(jù)實際運動情況和操作經(jīng)驗實時調(diào)整控制器參數(shù)，因而船舶航向保持的實際控制效果受到人為因素的影響.人為因素對采用自適應(yīng)自動舵船舶的影響小于對采用PID自動舵船舶的影響.

　　隨著各種先進(jìn)通信設(shè)備被運用于船舶上，船舶控制室內(nèi)的設(shè)備布線更加復(fù)雜，設(shè)備維護(hù)和故障診斷成本更加昂貴，而網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的快速發(fā)展為這一問題的解決提供可能.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control System， NCS)是一種由傳感器、控制器和執(zhí)行器通過通信網(wǎng)絡(luò)形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，并增加系統(tǒng)可靠性.如今，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)已被成功應(yīng)用在一些大型工業(yè)生產(chǎn)過程中，并帶來可觀的經(jīng)濟效益，但在網(wǎng)絡(luò)通信過程中網(wǎng)絡(luò)帶寬有限且為各個節(jié)點共享，因而不可避免地帶來數(shù)據(jù)碰撞、數(shù)據(jù)丟包和網(wǎng)絡(luò)擁堵等問題.

　　本文使用網(wǎng)絡(luò)實時控制TrueTime工具箱仿真船舶航向保持控制系統(tǒng)，控制信號和反饋信號均通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收，利用廣義預(yù)測控制(Generalized Predictive Control，GPC)算法設(shè)計控制器，仿真網(wǎng)絡(luò)信號傳輸過程中數(shù)據(jù)發(fā)生丟包情況下的控制效果，并根據(jù)仿真效果，采用一種定值補償機制，對船舶航向保持控制器進(jìn)行改善，從而優(yōu)化發(fā)生數(shù)據(jù)丟包情況下的船舶航向保持控制效果.

　　2仿真分析

　　利用TrueTime工具箱中的模塊在MATLAB/Simulink中構(gòu)建相應(yīng)的NCS模型.采用K=0.14和T=13.33的Nomoto模型作為船舶運動數(shù)學(xué)模型，利用傳統(tǒng)GPC算法設(shè)計控制器，仿真結(jié)構(gòu)見圖3.

　　圖3中的模塊分別為干擾、執(zhí)行器、控制器、傳感器和網(wǎng)絡(luò)模塊.網(wǎng)絡(luò)模塊中的參數(shù)設(shè)置：網(wǎng)絡(luò)模式采用CSMA/AMP(CAN)，通信速率采用80 000 bit/s.

　　2.1無數(shù)據(jù)丟包情況下的仿真

　　在網(wǎng)絡(luò)中不存在數(shù)據(jù)丟包的情況下設(shè)計GPC算法，其參數(shù)設(shè)置：最小輸出長度為1，預(yù)測長度為34，控制長度為6，輸出柔化系數(shù)為0.65.

　　設(shè)計期望航向為[-5°，5°]的方波信號，仿真時間400 s，以此檢驗控制效果，仿真效果見圖4.仿真結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)不存在數(shù)據(jù)丟包的情況下，GPC算法設(shè)計的控制器能夠快速地完成對船舶航向軌跡的跟蹤，滿足船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計要求.

　　2.2存在數(shù)據(jù)丟包情況下的仿真

　　在TrueTime工具箱中可以通過設(shè)置TrueTime Network模塊中的Loss Probability(01)參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失的可能性.數(shù)據(jù)丟失會占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，但數(shù)據(jù)不會到達(dá)目的地.在GPC算法的參數(shù)設(shè)置與無數(shù)據(jù)丟包時的參數(shù)設(shè)置相同的情況下，仿真該航向保持控制系統(tǒng).數(shù)據(jù)丟包率分別為20%，30%和35%時的控制效果分別見圖5～7.

　　.3結(jié)束語

　　介紹一類船舶平面運動的數(shù)學(xué)模型，利用TrueTime工具箱設(shè)計船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器，研究在不同數(shù)據(jù)丟包率情況下的控制效果.仿真結(jié)果表明，在船舶航向保持的NCS中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)丟包率過大會降低船舶航向保持控制效果，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定而給船舶安全航行帶來隱患.根據(jù)數(shù)據(jù)丟包率為20%時的仿真效果，使用帶有常值補償機制的GPC算法設(shè)計船舶航向保持控制器，可以改善數(shù)據(jù)丟包對船舶航向造成的影響，具有一定的實際推廣價值.