《网络控制系统及应用》复习题.docx

1、图示说明CAN总线系统中点到点通信的主要环节，哪几个环节与初始化有关？以任一款通信控制器为例介绍CAN2.0A协议规范下相关初始化细节。答：一、点对点通信主要环节：首先描述两节点的一次点对点通信过程。通信开始时, 通信发起方建立用于本次通信的缓冲区, 并申请一个空闲的端口号, 向通信的另一方发送请求连接信息, 另一方收到请求信息后建立通信缓冲区和端口号, 并发确认信息给请求方, 通信建立完成, 接下来通信双方互发数据, 任务完成时, 通信一方发结束通信息给对方, 双方释放通信缓冲区和端口号, 至此一次点对点的通信过程完成。主要环节如图所示：节点发送数据帧：（1）总线访问：采用载波监听多路访问，CAN控制器之恩能够在总线空闲时，就是节点侦听到网络上至少存在3个空闲位（隐性位）时开始发送，采用硬同步，所有的控制器同步都为与帧的起始的前沿。过了一定时间，并在一定条件后，重同步。（2）仲裁：各节点向总线发电平时，也对总线上电平进行读取，并于自身发送的电平进行比较，相同则发下一位，直至全部发完。不同则说明网络上有更高优先级的信息帧正在发送，即停止发送，退出竞争。（3）编码/解码：帧起始域，仲裁域，控制域，数据域和CRC序列均使用位填充技术进行编码，就是5个连续的同状态电平插入一位与它相补的电平，还原时每5个同状态的电平后的相补电平被删除。（组织发送数据帧）（4）出错标注：当检测到位错误，填充错误，形式错误或应答错误时，检测出错条件的CAN控制器将发送一个出错标志。（5）超载标注：一些控制器会发送一个或多个超载帧以延迟下一个数据帧或远程帧的发送。节点接收数据帧：（1）滤波器：为了实现点对点通信，必须有一个表示通信双方身份的信息，该身份信息称为节点ID，节点ID包含在帧标识符中，使用滤波器对标识符进行滤波。另外每一帧都包含通信双方的节点ID，下面将标识符的29位进行分配，以使其有效支持点对点通信，这29位标识符表示如下：节点ID用8位表示，因为帧标识符的最高7位不能全为1，所以，节点ID表示的范围从0到253。目的节点表示本帧的接收者，它可以使一个具体的节点也可以是广播ID。源节点ID表示本帧的发送者。滤波器是通过验收滤波来决定总线上的数据帧的ID是否和本节点相吻合，如果与本节点吻合，那么总线上的数据就被存入总线控制器的相应寄存器里，否则就抛弃该数据。（2）校验：对数据帧进行校验，确认数据帧信息是否正确。（3）发送应答帧。二、以意法半导体公司STM32系列的STM32F103VCT6介绍CAN2.0A协议规范下相关初始化细节1、时钟配置：控制器为每个外设配置有时钟，该控制器包含有2个CAN。打开CAN复用IO的时钟、复用时钟和CAN总线时钟，CAN时钟位于低速APB(APB1)上，IO时钟和复用时钟位于高速APB（APB2）上。2、 CAN总线IO管脚配置：PB8为CAN_RX，配置为上拉输入（IPU），PB9为CAN_TX，配置为复用推挽输出，最高输出频率为50MHz。3、 工作模式：STM32的CAN主要有3个工作模式：初始化、正常和睡眠模式。4、 发送优先级：发送优先级可配置为由标识符决定，或者由发送请求次序决定。5、 报文自动重传选择：报文重传可以配置为使能和禁止模式，在使能条件下，报文的重传由CAN内部定时器产生的时间戳决定，在禁止模式下，报文只发送一次，如果发送操作失败了，不管是由于仲裁丢失或出错，硬件都不会再自动发送该报文。6、 时间触发：使能时间触发模式时，CAN硬件的内部定事情被激活，并且被用于产生（发送与接收邮箱的）时间戳。内部定事情在每个CAN位时间累加。内部定时器在接收和发送的帧起始位的采样点位置被采样，并生成时间戳。7、 接收管理：应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱，来读取FIFO中最先受到的报文。a) FIFO管理：FIFO从空状态开始，在接收到第一个有效的报文后，FIFO状态变为pending_1，软件可以读取FIFO输出邮箱来独处邮箱中的报文，然后通过对CAN_RFR寄存器的RFOM位设置1来释放邮箱，这样FIFO有变为空状态。如果在释放邮箱的同时，又收到一个有效的报文，那么FIFO仍然保留在pending_1状态，软件可以读取FIFO输出邮箱来读出新收到的报文。如果程序不释放邮箱，在接收到下一个有效的报文后，FIFO状态变为pending_2，重复上面的过程，第三个有效的报文把FIFO变为pending_3.此时，软件必须对RFOM位设置1来释放邮箱，以便FIFO可以有空间来存放下一个有效的报文。否则，下一个邮箱的报文到来时就会导致一个报文的的丢失。b) 溢出：当3个邮箱都是满的，下一个邮箱的报文就会导致溢出。如果禁用FIFO锁定功能，那么FIFO中最后收到的报文就会被新报文覆盖。如果使能FIFO锁定功能，那么新收到的报文就会被丢弃，软件可以读到FIFO中最早收到的3个报文。c) 接收中断：当FIFO变满时，如果CAN_IER的FFIE位为1，那么就会产生一个满中断请求。在溢出的情况下，如果CAN_IER寄存器的FOVIE位为1，那么就会产生一个溢出中断请求。8、 标识符过滤a) 可变的位宽：每个过滤器组（013）课提供1和32位过滤器或者2个16位过滤器b) 屏蔽位模式：在该模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。c) 标识符列表模式：在该模式下，屏蔽位寄存器也被当作标识符寄存器使用。d) 过滤器组位宽和模式的设置：为过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式下。为过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。9、出错管理：CAN协议描述的出错管理，完全由硬件通过发送错误计数器（TEC域）和接收错误计数器（REC域）来实现。当TEC等于255时，CAN进入离线状态。根据CAN_MCR寄存器的ABOM位设置，CAN可以自动活在软件请求下，从离线状态恢复。10、位时间特性：位时间特性逻辑通过采样来监视串行的CAN总线，并且通过跟帧起始位的边沿进行同步，及通过跟后面的边沿进行重新同步，来调整其采样点。他的操作可以简单解释为，如下所述把名义上的每位的时间分为3段：同步段：通常期望位的变化发生在该时间段内。其值固定为一个时间单元。时间段1：定义采样点位置。其值为016个时间单元，但也可以被自动延长，以补偿因为网络中不同节点的频率差异所造成的相位的正向漂移。时间段2：定义发送点的位置。其值为18个时间单元，但也可以被自动缩短，以补偿相位的负向漂移。2、图示说明Can总线系统的通信节点滤波环节的作用和实现机制，比较CAN2.0A和CAN2.0B滤波环节的差异。答：以CAN总线控制器SJA1000作为CAN总线系统通信节点来分析滤波环节。SJA1000内部结构如下所示：滤波环节的作用是：把它的内容和接收到的标识码相比较，以决定是否接收这条报文，接收的报文存储在接收缓冲器中。SJA1000滤波器（PeliCAN模式）由4个验收代码寄存器和4个屏蔽代码寄存器组成，分别为ACR0,ACR1,ACR2, ACR3,AMR0, AMR1,AMR2,AMR3。其中每个寄存器都为一个字节。SJA1000滤波器包括单/双接收滤波两种方式。在单接收滤波方式下，32位的接收码和接收屏蔽码组成一组滤波器，RTR位也要参加滤波，若收到的为标准帧，其前两个数据字节也要参加滤波。接受标准帧报文的单滤波器配置如下所示：（单滤波流程图）接受扩展帧报文的单滤波器配置如下所示：在双接收滤波方式下，32位的接收码和接收屏蔽码分成两组16位滤波器进行滤波，接收到的数据只要通过了其中任何一组滤波，即被写入RXFIFO。若收到的为标准帧，其第一数据字节也要参加滤波。双接收滤波方式与单接收滤波方式比较类似，这里不再分析其具体原理和配置。CAN2.0A和CAN2.0B滤波环节的差异：CAN2.0A中，接收代码寄存器决定接收滤波。当接收码（AC7AC0）与报文高8位（ID10ID3）相等时，报文通过接收滤波。如果1条报文通过了接收滤波，而且接收缓冲区有可用空间，那么，对应的描述符和数据场就依次进入RXFIFO。CAN2.0B中，接受滤波器不仅使用了接收代码 ACR，还使用了接收屏蔽寄存器AMR，并且有单/双滤波两种方式，可见，CAN2.0B的滤波方式更加复杂，但是也更加灵活，功能更加强大。3、论述基于CAN总线的网络化控制系统的通信实时确定性和可靠稳定通信的解决办法和实现技术，以一个实际的应用案例加以说明。答：1、CAN总线基本的通信实时处理与可靠通信方法 CAN总线网络主要用于工业过程检测与控制。CAN总线是一种串行数据通信协议，完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等多项工作。基本的CAN总线协议中采用的是固定优先级机制，它比较适合于确定性硬实时系统中的消息调度，但灵活性较差，即只适用于系统时间特性固定不变的系统，如果网络中初始优先级较高的任务较多，就会导致优先级较低的任务总也得不到机会发送，直至被丢弃，这就产生了严重的缺陷。CAN使用位错误检测、填充错误检测、CRC错误检测、形式错误检测、应答错误检测来检测错误，保证可靠的稳定通信。但面对CAN如此广泛的应用，CAN检测机制并不会检测到所有可能出现的错误。2、CAN总线实时确定性的解决办法和实现技术CAN总线实时确定性解决办法有下面几种不同的思路。第一种是在设计控制系统中对实时性进行改进。(1)当标准帧能满足系统对控制容量、传输可靠性等性能需求时，尽量避免使用扩展帧。(2)在满足控制系统稳定性的前提下，尽量提高控制网络的传输速率，增加带宽。(3)尽量减小控制网络中不必要的节点及报文信息，降低网络负载，以预留较大的网络带宽裕量。(4)尽量选取性能稳定、均一的器件构建网络硬件，以提高网络的整体性能。(5)可适当增大控制采样周期，尽可能采用同步传输方式，并避免网络的微观拥塞情况。第二种是利用恰当的实时通信调度来解决通信实时性问题。原始的办法采用轮询的方式，无法保证系统确定的时态特性，对通信的滞后无法预测和控制，因此可以采用恰当的实时通信策略保证通信实时性。一个实时系统中，CAN总线上的传输数据主要分为周期性实时数据和非周期性实时数据。周期性的数据以时间为触发，非周期性的实时数据以事件为触发。针对时间触发的周期性数据和事件茶法的非周期性数据，学者分别提出了时分复用和动态优先级分配方法来提高CAN总线的实时性。时分复用方法：将CAN总线上的所有节点动作时间划分成多个连续的在时间上正交的时隙，每个时隙分配给不同的CAN总线节点，各总线节点只允许在自己的时序内发送数据帧。动态优先级分配方法：传统的CAN总线中，优先级高的帧占用带宽较多，优先级低的占用较少，因此，低优先级的数据有时候发送延迟很大甚至是丢失，为此，提出了动态的提升优先级的方法。3、CAN总线可靠稳定性通信的解决办法和实现技术 一个提高CAN错误检测的方法是利用数据域的最后一个或两个字节来计算一个附加的CRC或者是报文的校验和。当用两字节来计算一个附加的16位的CRC时，所有的错误报文都被CAN仿真检测出来了。但这会降低CAN网络25%的传输效率。 除了软件解决外，也可用硬件解决方法。如果CAN协议能够在位元填充后而不是位元填充前计算CRC，这将消除把填充位当作信息位或是相反的情况。但需要调整报文的格式以保证CRC域自己不需要位元填充。通过CRC提高CAN可靠性的另一种方法便是冗余。在目前的CAN协议暂时不能改进的情况下，我们可以通过组建冗余网络来提高CAN网络的可靠性。在遵从TTCAN协议的网络中，都对时间主控节点进行了冗余，每个网络内可以设计多达8个备用时间主控器供冗余，这足以保证网络在任何时候都不会丢失引导报文。由于TTCAN采用了分时传送，不会出现因网络拥塞而导致的传输延时，保证了实时性，从而不会出现误操作，也即保证了可靠性。4、应用案例这里介绍一个简单的应用案例，利用CAN总线实现单片机之间的通信。CAN总线智能I/O站点的软件主要包括六大部分：AT89S52初始化、CAN 控制器SJA100初始化、报文发送、报文接收、对输出点的输出访问和输入点的扫描输入。SJA1000初始化主要包括工作方式的设置、接收滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器（AMR）和接收代码寄存器（ACR）的设置、波特率设置和中断允许寄存器（IER）的设置等 SJA1000 在完成初始化后就可以回到工作状态进行正常的通信任务了。由于选用的是ATMEL公司的AT89S52，其本身带有看门狗计时器，可通过向看门狗寄存器依次写入0E1H和01EH来启动看门狗计时器，并定时清空它，这可以有效的防止程序跑飞。CAN 总线节点要有效、实时地完成通信任务，软件是关键，也是难点。CAN控制器芯片SJA1000的内部寄存器是以作为微控制器的片外寄存器存在并起作用的。微控制器AT89S52和SJA1000之间状态、控制和命令的交换都是通过在复位模式或工作模式下对这些寄存器的读写来完成的。报文的接收主要有两种方式：中断和查询接收方式。为提高通信的实时性，一般采用中断接收方式，这样也可保证接收缓存器不会出现数据溢出现象。4、论述基于CAN总线的网络化控制系统的通信故障容错的解决办法和实现技术，要求从通信控制器芯片、节点及系统三个层次进行深入说明。答：容错控制(FaultTolerantControl，FTC)是伴随着基于解析冗余的故障诊断技术的发展而发展起来的，它指在执行器。传感器或元部件发生故障的情况下，环控制系统仍然是稳定的，并且仍然具有较理想的特性。1、通信故障容错的解决办法： CAN总线是基于优先权的无破坏性仲裁传输机制，以保证通信的可靠性。大部分分布式监测和控制系统对实时性和可靠性都要求很高。虽然CAN协议在实时性方面和可靠性方面分别提供了以上的一些保障机制，但是CAN协议在可靠性和实时性共存方面又存在着矛盾并且相互制约。2、CAN在可靠性（通信故障容错）方面提供5种查错机制：这5种不同的错误分别是：位错误、填充错误、CRC错误、ACK应答错误和格式错误。无论何时一个结点检查到这5种错误的1种时，它就把这种形式示意给其它结点。目前，CAN网络的机构通常都采用CPU+CAN控制器+CAN收发器+总线网络的结构。个别的差异在于有的CAN控制器已集成到CPU里。因此，典型的无冗余的CAN总线网络中的CAN控制器、收发器、CPU其中有一个地方如果出现了故障，总线上的节点的通信也会出现故障，如果总线出现故障，那个整条总线的信息传输都将受到影响。因为在此提出一种非切换式总线冗余系统，其基本思想是：采用双冗余总线和节点，在正常工作时，两条总线传输同样的信息，信息的接受放要做冗余信息过滤。当有故障时，一部分系统损坏，另一部分能工作，不需要切换，正在传输的信息不回丢失。该系统要解决的核心问题是，冗余信息协议设计及冗余信息的过滤处理。节点的结构包括CAN驱动器、CAN控制器和CPU，其中CAN驱动器和CAN控制器个使用了两个。正常情况处理过程：冗余信息的处理主要由接收端来完成。首先要分析系统正常工作信息来到的情况。在系统正常的情况下，互为冗余的两条信息（传输标识相同，PGN相同）先后被接收节点接收，把先到的信息设为A，后到的设为B，接收节点先处理A信息，在T时间内，后到的B信息就是冗余信息，应该将B消息滤除。A和B到达接收节点的时间间隔不会超过前面计算的T。因为接收节点在接收到A信息T时间后，还没收到B信息，则B信息必定丢失。故障的判断与处理过程：如果一条总线出现故障，那接收节点只接收到一条信息，没有冗余信息，另一个CAN通道由于长时间未能收到信息，就报警出错。这个错误信息从好的CAN通道发送到监视系统。如果只是单个节点损坏，那么只会收到那一个节点的出错信息，如果收到所有节点的出错信息，则是总线损坏。如果是节点故障，那么故障节点也只接收到一条信息，如果是节点的发送通道损坏，发出去的CAN信息得不到应答，则CPU查询到CAN控制器的发送错误标志，但并不重发。重发的次数超过一定值后，上报发送通道错误。故障判断及处理过程的实现方法：在一段时间内收不到数据则认定接收故障，或在一定时间内发送数据出错次数超过一定的阈值则认定为发送故障。如图4。6，RecInfoNoA和RecInfoNoB分别为A、B两个通道接收到的信息数，每个通道只要接收到一条信息都会各自给这两个量加1。在系统工作的情况下，每隔一段时间执行图4。6的算法，如果这两个量都大于0，证明接收数据通道没有故障，然后这两个量清零。如ReInfoNoA这个量为零，证明在这段时间内，A通道没有收到数据，则A通道损坏，就要通过B通道发送一条A通道故障信息。反之B通道也成立。对于发送故障的判断TMaxA和TMaxB两个量来实现，在每个通道发送信息成功后，都会给响应的TMax清零，而图4。6程序每隔一段时间都会检查一下通道是否会有发送错误，如果有错就会给TMax加1当TMax的值超过设定的阈值X后，则表明相应的通道发送部分出现故障。5、以任一种工业以太网或工业无线网为例，说明通信实时性的解决方案和实现技术答：以太网本质上是不确定的。这里的“不确定”是指：数据传输的响应和时延“不可预测和再现”。而工业控制要求网络必须具有很高的实时性和确定性。因此，由延迟的不确定性造成的实时性问题己经成为以太网在网络控制系统中应用的主要障碍和国内外研究的热点和重点，该问题的解决与否己经是工业以太网能否广泛应用于工业控制领域的关键。下列为几种以太网实时解决方案的对比：图中给出了工业以太网实时性应用方案对比，从给出的实时性方案中，可以看出采用交换式以太网技术具有较好的性能，能够满足大多数控制系统的实时性要求，同时实现较为简单，是一种良好的应用方案，因此本文选择交换式以太网作为工业以太网实时性解决方案并作为主要的研究对象。在交换式以太网中，交换机将以太网划分为若干个微网段，网段的微化增加了每个网段的吞吐量和带宽，每个微网段即为一个子冲突域，各个子冲突域通过交换机进行隔离。同时，交换机各端口间可以同时形成多个数据通道，使每个节点都有一个私有的单独信道连接到另一个节点，因此端口之间数据的输入和输出不需要竞争底层传输信道，不再受到CSMA/CD介质访问控制协议的约束，从而避免了冲突的发生。由于全双工通信使得端口间两对双绞线(或两根光纤)上可以同时接收和发送报文帧，并且不再受到CSMA/CD的约束，任一节点发送报文帧时不会再发生碰撞，冲突域已经不复存在。因此，在全双工交换式以太网已经成为一个“确定性”的网络，不会发生因碰撞而引起的通信响应“不确定性”，这就使得以太网的通信实时性有了重要保障。此外，使用交换式集线器还可以扩大网络带宽对于普通共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(如10Mbps)的N分之一。而使用交换式集线器，虽然数据传输速率还为10MbPs，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此整个局域网的可用带宽就是N*10MbPs。同时，当工作在全双工方式时，两个通信方向的传输速率均为10MbPs(对10MEthernet来说)，相当于交换机与连接设备之间的通信速率为20Mbps。通过采用全双工交换技术，网络数据传输的时延主要决定于系统软硬件的性能，并趋于定值。但是，采用这种方案要求采用专用的工业以太网交换机，有一定的应用成本，目前该类产品己在不断完善和应用中，原有的成本问题随着应用的广泛也逐步得到解决。为了保证数据的实时性和可靠性，一般工业以太网交换机采用基于输出排队模式的存储转发机制。同时，为了提高实时性，交换机在进行数据转发时往往还可提供基于IEEE802。IP的优先级服务(需网络节点支持)。6、以你所在实验室的研究方向为例，说明网络化控制系统的应用情况，并论述具体应用时需解决的关键技术和具体的解决方法。答：网络化控制系统在预测控制中的应用网络化控制系统是基于网络的分布式控制系统,具有很强的实时性要求,目前网络化控制系统已经成为了自动化领域技术发展的热点之一。由于网络化控制系统结构复杂,即使微小的故障也可能对系统造成致命的影响,因此,随着系统安全性、可靠性要求的日益增加,容错控制成为网络化控制系统发展和设计的关键问题。模型预测控制为容错控制提供了一个合适的“可执行结构”,并且其在线滚动优化的机制能很好地维持故障后系统的性能。 在我们实验室的项目研究中，网络化控制与预测控制相互结合，使得整个信息的传输和处理变得更加方便和有效。一方面我们在做的多轴数控加工中的主动控制，其主要目的是解决当机床在对工件加工时尤其是薄壁工件的振动。主动控制可以很很多种算法，包括PID、预测控制、鲁棒控制、以及自适应PID和鲁棒预测控制等。这些算法都可以和网络化控制系统相结合起来，因为我们信号的采集和传输以及处理都需要很多线路，属于一个复杂的网络集合，这时各种现场总线的应用将会使得我们的线路变得更加清晰，相互之间的干扰变得更小，以及数据的实时性更好，从而更方便我们施加各种算法。与传统点对点控制模式相比,网络化控制系统减少了系统布线,可节约系统设计成本,增强系统可维护性、交互性和故障诊断能力,已在众多领域得到应用。网络化控制目前也成为国际控制界的热点研究课题之一。需要解决的关键技术（问题）：然而网络化控制系统中普遍存在网络丢包和时延,这严重影响了系统的性能控制,甚至会使系统变得不稳定。因此,如何有效地克服数据包丢失和时延带来的影响,已经成为网络化控制系统设计的一个重点。网络化控制系统的时延与丢包问题研究然而,利用有限带宽的通讯网络来传输现场级大量的实时数据给控制系统的分析和设计带来了许多新的问题和困难,其中,网络诱导时延和数据包丢失是最为常见的两个问题,是引起系统性能下降甚至失稳的主要原因。针对这两个问题虽然已有不少研究成果,但仍有许多关键问题尚未解决,特别的,分析并指出时延和丢包给控制系统设计所带来的根本困难,进而提出系统的建模、分析和设计方法,建立时延和丢包特征参数与系统参数和性能之间的关系(特别是定量关系),降低设计结果的保守性,具有重要的意义。这些是本文要研究和解决的问具有时变时延的网络化控制系统主要存在以下几个问题:首先是由时延时变性引起的指数时变项问题;其次是由长时延引起的时序错乱问题,特别的,针对具有突发性大时延的情形,若在系统设计时仅考虑时延上界将带来极大的保守性;最后,需要建立时延特征参数与系统性能之间的关系。解决办法：方法1 ：网络预测控制是一种通过实时化网络进行数据传输的控制系统。控制系统中的传感器、控制器、执行器等往往通过网络连接起来形成闭环控制系统。然而实际系统中由于带宽限制等客观因素,存在有因网络诱导延迟而引起的系统性能下降问题。考虑了前向通道,反馈通道中同时存在网络诱导时延情况下的网络预测控制(NPC)设计问题,提出了一种新的网络预测控制方法,用以克服网络诱导时延对系统性能带来的影响。方法2 ：基于MPC的网络化控制系统的容错控制方法研究，随着计算机技术的迅猛发展,控制系统规模的日益扩大和网络技术的不断提高,网络化控制系统应运而生,成为控制领域的研究热点。由于网络化控制系统结构复杂,即使微小的故障也可能对系统造成致命的影响,因此,随着系统安全性、可靠性要求的日益增加,容错控制成为网络化控制系统发展和设计的关键问题。模型预测控制为容错控制提供了一个合适的“可执行结构”,并且其在线滚动优化的机制能很好地维持故障后系统的性能。 因此,如何有效地克服数据包丢失和时延带来的影响,已经成为网络化控制系统设计的一个重点。广义预测控制是预测控制算法的代表之一,是随着自适应控制的研究而发展起来的一种新型的计算机控制方法。它在每一个采样时刻通过滚动优化计算出未来若干时刻的预测控制量。针对网络化控制系统的丢包和时延问题分别设计了一种广义预测控制器,当网络发生丢包时,由于广义预测控制器在每一个采样时刻计算出N步的控制量,因此提出的设计方法利用了其上一个传输成功时刻的预测控制量作为当前时刻的控制量对系统进行控制,当网络存在固定时延时,首先根据系统的模型预测当前时刻系统的真实输出,然后使用预测值计算控制量。最后,采用了Matlab网络化控制系统的仿真工具TrueTime进行了仿真研究,仿真实验表明在网络存在丢包和一步延时的情况下,提出的方法具有很好的控制性能。7、选择一个主题，综述国内外的发展状况，以及需要解决的关键技术和难点问题，要求附不少于十篇参考文献。(外文文献不少于5篇)（1） 基于数据驱动的网络化控制系统的传输调度及优化（2） 安全网络化控制系统安全网络控制系统发展现状及展望发展现状：近年来，欧美工业发达国家都在研究并致力解决安全仪表系统的功能安全问题，已发布了一系列功能安全相关标准。1996年美国仪器仪表协会完成了第一个关于过程工业安全仪表系统的标准ANSI/ISA2S84。01。随后，国际电工委员会于2000年出台了功能安全国际标准IEC61805：电气/电子/可编程电子（E/E /PE）安全相关系统的功能安全。该标准是功能安全的通用标准，是其他行业制订功能安全标准的基础。从此，功能安全的研究逐步成为研究热点。在国外，尤其是欧盟，对功能安全的研究已较为深入，且取得安全认证的产品越来越多，范围也在逐步扩大。在我国，功能安全还只是一个名词概念，尽管在工业控制领域有一定的推广，但是国内生产的电气仪表产品获得功能安全认证的还很少，尤其是作为安全仪表系统核心部件的逻辑运算器，目前尚无产品获得认证，这极不利于我国的国民经济发展和国家战略安全。目前，功能安全标准在我国仅为推荐性标准，而非强制性标准，并且尚未发布与标准相应的应用指南或指令，这在某种程度上限制了功能安全标准在我国的实施步伐。我国与国外相比在安全方面仍旧存在一些问题。1）国外工业发达国家已经广泛地采用了功能安全标准，并结合实际出台了相应指南，甚至对功能安全标准进行改进；而我国刚刚将功能安全标准作为推荐性国家标准引进，这在一定程度上限制了我国功能安全的发展步伐。2）国外对功能安全理论研究比较深入，国内刚刚起步，需要进一步深入探讨工业系统定量风险分析的方法，尤其是确定事故发生的频率；目前对于安全仪表系统的评估侧重于随机硬件失效，对系统失效定量不够，因此需要研究更完善的针对安全仪表系统本身的定量评估方法。3）国外的功能安全评估和认证已被广泛接受，而我国目前尚无功能安全评估和认证机构，只是尝试地开展了功能安全评估工作。4）国外很多安全监控产品已经通过了功能安全产品第三方认证，并加大功能安全产品的开发，而我国尚无经过第三方认证的功能安全产品。难点问题如何研制开发具有自主知识产权的国产安全仪表系统，从而打破国外产品长期垄断，价格居高不下的局面，是当前