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(lái)促使現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)科技的新發(fā)展技術(shù)呢?本文時(shí)候一篇網(wǎng)絡(luò)科技論文。對(duì)比仿真波形圖可以發(fā)現(xiàn)：數(shù)據(jù)丟包率為20%時(shí)，使用GPC算法設(shè)計(jì)的控制器基本可以滿(mǎn)足航向保持控制要求，但會(huì)出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，并且當(dāng)期望軌跡發(fā)生變化時(shí)，控制器的調(diào)節(jié)時(shí)間會(huì)增加;數(shù)據(jù)丟包率為30%時(shí)，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(shí)，控制器已經(jīng)基本不能跟蹤期望軌跡，并且會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定的危險(xiǎn)情況.為驗(yàn)證加入補(bǔ)償機(jī)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(wú)補(bǔ)償機(jī)制和有補(bǔ)償機(jī)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?yàn)?5°的階躍信號(hào)，GPC算法的參數(shù)設(shè)置不變.仿真效果見(jiàn)圖8.由圖8可知，數(shù)據(jù)丟包率為20%時(shí)使用帶有補(bǔ)償機(jī)制的GPC算法設(shè)計(jì)控制器，調(diào)節(jié)時(shí)間由30 s減少到20 s，且不存在超調(diào).這表明加入補(bǔ)償機(jī)制的控制器可以降低網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)丟包對(duì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題，使用一種帶有常值補(bǔ)償機(jī)制的廣義預(yù)測(cè)控制(Generalized Predictive Control，GPC)算法設(shè)計(jì)船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制器.首先，利用TrueTime工具箱仿真使用傳統(tǒng)GPC算法設(shè)計(jì)的船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制器.然后，考慮數(shù)據(jù)丟包對(duì)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(bǔ)償機(jī)制的GPC算法設(shè)計(jì)一種新的船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)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(jì)的控制器可以減少船舶航向調(diào)節(jié)時(shí)間，從而改善船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)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(duì)于船舶安全航行具有重要意義.從20世紀(jì)90年代開(kāi)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(yùn)用到船舶航向保持控制器的設(shè)計(jì)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(jì)理念.

　　網(wǎng)絡(luò)科技論文：《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》，《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》經(jīng)過(guò)10余年的建設(shè)，讀者群涵蓋電力、機(jī)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(gè)領(lǐng)域，成為國(guó)內(nèi)知名的專(zhuān)業(yè)技術(shù)期刊之一，得到了廣大工控、自動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益深入，我刊將發(fā)揮更大的影響。

　　在實(shí)際的船舶航向保持控制系統(tǒng)中運(yùn)用得最多的是比例積分微分(Proportion Integration Differentiation， PID)自動(dòng)舵和自適應(yīng)自動(dòng)舵.PID算法是一種經(jīng)典控制方法，具有直觀(guān)、簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而大部分船舶控制系統(tǒng)仍采用PID自動(dòng)舵.PID自動(dòng)舵往往以確定的模型為被控對(duì)象，且需要經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)業(yè)人員根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況和操作經(jīng)驗(yàn)實(shí)時(shí)調(diào)整控制器參數(shù)，因而船舶航向保持的實(shí)際控制效果受到人為因素的影響.人為因素對(duì)采用自適應(yīng)自動(dòng)舵船舶的影響小于對(duì)采用PID自動(dòng)舵船舶的影響.

　　隨著各種先進(jìn)通信設(shè)備被運(yùn)用于船舶上，船舶控制室內(nèi)的設(shè)備布線(xiàn)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(wèn)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(guò)通信網(wǎng)絡(luò)形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可實(shí)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(guò)程中，并帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，但在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)帶寬有限且為各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享，因而不可避免地帶來(lái)數(shù)據(jù)碰撞、數(shù)據(jù)丟包和網(wǎng)絡(luò)擁堵等問(wèn)題.

　　本文使用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)控制TrueTime工具箱仿真船舶航向保持控制系統(tǒng)，控制信號(hào)和反饋信號(hào)均通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收，利用廣義預(yù)測(cè)控制(Generalized Predictive Control，GPC)算法設(shè)計(jì)控制器，仿真網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸過(guò)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(bǔ)償機(jī)制，對(duì)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(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，利用傳統(tǒng)GPC算法設(shè)計(jì)控制器，仿真結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(wú)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(jì)GPC算法，其參數(shù)設(shè)置：最小輸出長(zhǎng)度為1，預(yù)測(cè)長(zhǎng)度為34，控制長(zhǎng)度為6，輸出柔化系數(shù)為0.65.

　　設(shè)計(jì)期望航向?yàn)閇-5°，5°]的方波信號(hào)，仿真時(shí)間400 s，以此檢驗(yàn)控制效果，仿真效果見(jiàn)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(jì)的控制器能夠快速地完成對(duì)船舶航向軌跡的跟蹤，滿(mǎn)足船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計(jì)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(guò)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(guò)程中丟失的可能性.數(shù)據(jù)丟失會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，但數(shù)據(jù)不會(huì)到達(dá)目的地.在GPC算法的參數(shù)設(shè)置與無(wú)數(shù)據(jù)丟包時(shí)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(shí)的控制效果分別見(jiàn)圖5～7.

　　.3結(jié)束語(yǔ)

　　介紹一類(lèi)船舶平面運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，利用TrueTime工具箱設(shè)計(jì)船舶航向保持的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)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(guò)大會(huì)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(lái)隱患.根據(jù)數(shù)據(jù)丟包率為20%時(shí)的仿真效果，使用帶有常值補(bǔ)償機(jī)制的GPC算法設(shè)計(jì)船舶航向保持控制器，可以改善數(shù)據(jù)丟包對(duì)船舶航向造成的影響，具有一定的實(shí)際推廣價(jià)值.