物联网控制总结(太原理工)

1、第一章：绪论物联网的三个特征：1、 全面感知：利用射频识别、二维码传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取。2、 可靠传输：将物体接入信息网络，并依托各种通信网络，随时地进行可靠的信息交互和共享。3、 智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据进行分析和处理，实现智能化的决策和控制。物联网体系结构：物联网的关键技术RFID和EPC技术传感控制技术无线网络技术组网技术人工智能技术物联网技术及其应用的难点技术标准问题数据安全问题IP地址问题物联网终端问题第二章：现场总线技术现场总线定义：安装在制造或过程区域的现场装置，与控制室内的自动装置之间的，数字式、双向传输、串行、多

2、点的通信网络现场总线的系统体系结构现场总线的结构特点和技术特点1、基础性：在现场环境下运行的可靠的、廉价的和灵活的通信系统下连现场仪器仪表所在的设备，上连 Internet 或 Ethernet实现了工业企业的信息管理、资源管理及综合自动化达到设备级2、灵活性：传统过程自动控制采用一对一设备连接，增加了系统成本和维护费用现场总线采用串行连接，增减设备的可操作性强3、分散性：其灵活性决定了现场总线系统中，传统的控制和信号处理等功能可下放到现场控制系统的功能可不依赖于控制室的计算机，而可直接在现场完成现场总线的技术特点1、开放性 系统通信协议和标准保证了系统具有一致性和公开性2、交互性 上层网络与

3、现场设备间具有相互沟通的能力，设备间具有相系沟通的能力，不同厂家的同类产品可以相互替换3、自治性 可将传感测量、信号变换、补偿计算、工程量处理和部分控制功能下放到现场设备，现场设备可随时诊断自身运行状态，预测潜在故障4、适应性 具有较强的抗干扰能力和可靠性现场总线的标准P221、IEC 61158 （第四版）IEC 61158 1 总论与导则IEC 61158 2 物理层服务定义与协议规范IEC 61158 300 数据链路层服务定义IEC 61158 400 数据链路层协议规范IEC 61158 500 服务层定义IEC 61158 600 应用层协议规范2、EPA现场总线的工作范围PROF

4、INET=Ethernet/IP(100m) DeviceNet(500m) EIB(1000m)RS422=RS485=InterBug=PROFIBUS=P-NET=CC-Link(1200m)FF(1900m)LonWorks(2700m)ControlNet(6000m)CAN(1wm)CAN总线的常用技术指标、性能特点、报文通信以及帧结构1、载波监听，多路访问，冲突检测的通信技术 2、基于报文的通信技术3、高速，且具备复杂的错误监测和恢复能力的高可靠通信技术性能特点 1. CAN为多主工作方式 2. CAN网络上的节点信息分为不同的优先级3. CAN采用非破坏性总线仲裁技术4. CA

5、N程序通过报文滤波 5. CAN的直线通信距离最长可达10km（速率5Kbps以下），通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）6. CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达128个；报文标识符可达2032种 7.采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有良好的检错效果。8. CAN的每帧信息都有CRC校验及其它检错措施 9. CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。 10. CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，以使总线上其它节点的操作不受限制。设计现场总线工作流程一、总体选择 （1）现场总线类型选择（2）是否有冗余要求 （3）是否有本质安全

6、要求 （4）系统实时性要求二、系统控制点数的确定三、 主站选择四、从站选择五、系统软件选择六、电缆类型选择七、系统分析、诊断工具的选择第五章 网络控制系统及其仿真1、网络系统的组成2、控制器3、被控对象4、通信网络网络控制系统的特点1、以数字信号取代模拟信号在数字网络上传输2、不同厂家的产品在同一网络中可相互兼容，相互通信3、系统具有开放性，容易扩展4、带有CPU的智能终端实现节点智能化，这些节点相对独立5、网络化结构使原来的由中央控制器实现的功能可以在智能化节点上实现，从而实现了控制现场化和功能分散化网络控制系统的基本问题 通信协议 不同的特性将影响系统的分析与设计，以及总体性能 通信网络存

7、在不同网络类型 有线网络、无线网络 通信网络存在不的访问控制方式 随机访问：采用载波监听多路访问协议 轮询服务：采用令牌传递方式 采样周期 对于一般的离散系统，采样率越快，就越接近连续系统 采样同期的缩短将加重网络的负荷，加大信号的时延 网络时延 这种由于网络的引入而使控制系统的信息传输产生的时延，称为网络诱导时延或网络时延 网络时延会造成系统控制品质降低、性能恶化，甚至系统不稳定计算网络控制系统的时延：主要由传感器到控制器的时延t1，控制器计算时延t2，控制器到执行器时延t3构成，一般t2可忽略，t=t1+t3 丢包 网络时延会造成系统控制品质降低、性能恶化，甚至系统不稳定对策：网络控制系统

8、的被控对象只能忍受一定比例的丢包，丢包率达到一定值时，系统会变得不稳定。网络拥塞算法中，会有目的的丢包，丢包为非实时数据，一段时间内未达到的包主动丢弃，保证数据的更新和实时有效性 网络调度各节点在共享网络中发送数据出现碰撞时，规定节点的优先发送顺序、发送时刻和时间间隔 调度方法分为三类静态调度策略动态静动态混合 节点驱动方式时间驱动：按预定时间启动工作，使节点周期性工作，一般传感器采用事件驱动：以特定的事件触发来启动工作，控制器和执行器一般采用事件驱动 节点时钟同步同步模块是通信系统的心脏，当各类节点均采用时间驱动时，必须保持时钟同步 时钟同步的方式：硬件同步，软件同步网络控制系统仿真器Tru

9、etime工具箱的结构及其功能模块结构： 以Visual C+ 6.0以及以上版本的和Matlab/Simulink为平台 能与Matlab软件包中的其他控制模块相结合，搭建实时控制系统或实时网络控制系统 可提供多种通信网络模式功能模块： 实时内核模块 （TrueTime Kemel） 有线网络模块 （TrueTime Network） 无线 网络模块 （TrueTime Wireless Network） 电池模块 （TrueTime Batter） 发送消息模块 （ttSendMsg） 接收消息模块 （ttGetMsg）网络模拟器NS2中使用的编程语言和功能模块编程语言：C+，Otcl功能

10、模块： 事件调度器 节点（Node） 链路（Link） 代理（Agent） 数据包（Packet） 应用层（Application） 数据记录 动画演示 数据分析 绘图工具第六章：智能家居智能家居的概念：利用先进的计算机和嵌入式系统和网络通信技术，将家庭中的设备通过家庭网络连接到一起智能家居国内外发展：美国：豪华，追求舒适享受，耗能大德国：注重基本功能性澳大利亚：完全的自动化。日本：以人为本，注重功能，注重未来发展与环境保护。韩国：提倡实用，政府支持国内：1999年起步，0309小规模市场智能家居的功能：1、 基于TCP/IP通信协议，家庭智能网关为控制核心，将各种设备集成为一体，实现各种强大

11、的功能。2、 采用人性化理念，赋予用户更多，更智能的操控方式3、 系统具有远程监视的功能4、 带有实时状态反馈的家电控制技术5、 人性化GUI界面设计，支持多种操控界面6、 允许设置多种场景模式体系结构：远程服务外部网络本地服务平台（家庭网关）数字家庭网络家庭设备关键技术：1、 家庭网络内部组网技术2、 家庭网络中间件技术3、 智能家居远程控制技术控制方法1、 网络控制论系统2、 基于反馈的家庭网络控制3、 基于智能决策的家庭网络控制第三章：控制论发展阶段：第一阶段：经典控制论，解决单输入单输出的问题，主要研究线性定常系统第二阶段：现代控制论，多输入多输出的问题，线性定常系统或非线性，时变系统

12、第三阶段：大系统理论和智能控制，大系统理论，研究结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术基础理论反馈系统的基本组成：自动控制系统的分类：1. 线性连续控制系统1、 恒指控制系统：输入信号是常数，主要强调抗扰性2、 随动系统：预先不知道的，跟随时间人以变化的函数。主要强调跟随性3、 程序控制系统：输入信号是已知，预先设定好的时间函数2. 线性定常离散控制系统信号于时间上为离散值3. 非线性控制系统系统中只要有一个元部件是非线性的，这类系统称为非线性系统。系统性能衡量指标：快：快速性，由于系统的对象和元件通常具有一定的惯性，系统必然由原先的平衡状态经过一段时间才过渡到另一个新的平衡状态，过

13、渡过程时间越短越好稳：稳定性，稳定性是指系统重新恢复平衡状态的能力，任何一个正常工作的系统首先必须是稳定的。准：准确性，当过渡过程结束后，系统输出量的实际值与期望值之差称为稳态误差，它是衡量系统稳态精度的重要指标。三者相互制约拉氏变换性质：1、 F（s）与定义在0到正无穷的时间区间上的时域函数f（t）存在着一一对应的关系2、线性性质3、4、传递函数：把初始条件为零时的输出与输入拉氏变换之比为称为传函。即输出的拉氏变换等于输入的拉氏与传函之积。传递函数性质：1、是系统本身的一种属性，只取决于系统的参数和结构，与输入量输出量大小无关，且传递函数只反映系统的动态特性，而不反映系统物理性能上的差异，只

14、要动态特性相同，传递函数就相同2、传递函数G（s）的拉式反变换是单位脉冲响应g（t）3、服从不同物理规律的系统可以有同样的传递函数（前例，输入输出电压，位移、力大小）传递函数仅仅表示的是输入输出特性4、 只能用于线性定常系统5、 确定的传递函数与确定的零极点分布相对应。6、 分母的多项式记为特征多项式典型环节及其传递函数典型环节有：比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节、振荡环节和延迟环节等。1、比例环节（放大环节）时域：y（t）=K r（t）复域：Y（S）=K R（S）G（S）=K电阻2、 惯性环节电感由0电流时输入电流3、 积分环节电感由一定电流时放入零电流环境4、系统动态结构图（方框图）将各框连接起来构成的，用“”表示信号传递的方向，用框表示环节，框内标明传递函数。化简：时域分析法：将系统的微分方程或传函直接求解出在某种典型