文 献 综 述
0 引言
网络控制系统（networked control system，NCS）因其具有易扩展、低成本、连接线少等优点，得到了深入的研究和广泛应用。然而网络控制系统也存在着数据丢包、延时、带宽受限、参数不确定等问题，这会影响到控制系统的性能，使得NCS的分析与综合变得困难。为了减少网络带宽资源的不必要浪费，提高网络控制系统的运行性能，同时弥补之前研究的不足，本文提出了一种新的基于事件触发传输机制的网络化控制系统，通过引入事件触发机制，即一个信号差阈值依赖的事件触发条件来判别当前信号是否需要传输，以此减少信息传输次数，降低带宽占用以提高网络服务性能。事件触发机制的设计是解决网络控制系统资源受限问题的重要途径之一。
1 课题研究背景和意义
网络控制系统是一类各控制节点通过公共网络连接，且各种数据信息通过网络来进行传输和交换的控制系统。近几年来，对于网络控制系统的研究已经促使系统控制领域发生了很大的变革，这也使得网络控制系统在工业进程中扮演着越来越重要的角色。控制系统正由封闭的集中式体系加速向开放的分布式体系发展，即由早期的直接数字控制，先后发展到集散控制系统、现场总线控制系统以及网络化控制系统。
网络控制系统使分布在不同地区的控制节点和设备有机地联系在一起，实现宽广地域的监视、管理和控制，打破了传统控制系统信息限制的局面，拓宽了控制系统的作用范围，为实现管理控制一体化以及远程监控提供了良好的基础，并且大大降低了系统安装和维护成本，提高系统的可靠性、灵活性，减少了系统各模块之间繁杂的接线。所以基于网络控制系统的分析和设计在各行各业都有着很广泛的应用，例如飞行器、制造工厂、机器人、汽车以及遥感外科手术等。NCS必将对控制理论及其应用的发展产生深远的影响，因此对该课题开展研究具有重要的学术价值和应用前景。
然而，网络控制系统由于自身的物理特性使得它在运行过程中也有一定的缺陷，比如网络传输延迟、数据丢包、数据信息冲突等等，这些问题都会一定程度上影响到网络控制系统的运行性能，甚至会造成整个系统不稳定。另外，在传统的控制策略中，控制任务的执行是周期性的，但从网络资源利用上来看，周期采样就会带来一定问题。当没有任何扰动时、整个系统处于良好运行性能之时，系统仍然周期性地执行控制任务就会造成了通信资源的浪费，而且还增大了网络的传输负载。在网络带宽有限的情况下，这种周期触发控制任务的方式也会影响到网络控制系统的运行性能和稳定性。
因此，为了克服周期采样控制方法的缺点，一种新的控制方法即事件触发通信策略引起了学者们的广泛关注，并对其展开了进一步地分析与研究。事件触发通信策略的基本思想是在保证控制系统稳定性的前提下，当事件发生器检测到控制信号符合预先设定好的触发条件时，控制任务随即被执行。事件触发通信策略不仅实现了通信网络带宽资源的“按需”分配，还避免了传统周期采样方式下数据信息同时同步传输的状况，减轻网络负荷。所以，基于事件触发机制的研究对于网络控制系统理论具有极其重要的科学意义和现实价值。
2 网络化控制系统的概念
网络化控制系统又被称为基于通信网络的控制系统，是一种全分布式、网络化实时反馈控制系统。NCS通过将有限带宽的数字通信网络作为传输介质，连接传感器、控制器、执行器等控制部件，实现各个部件之间的信息交换，同时实现控制系统与信息网络的无缝集成，进而实现资源共享、远程控制以及检测等功能，具有可操作性、可移植性、可互换性、可延伸性、可扩展性等特点[1-4]。
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