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电气自动化控制技术研究

流伺服电机相关控制问题的研究还不是很多，因此，通过对网络环境下直流伺服电机进行

网络控制系统建模并研究其时延及数据丢包问题，探索更先进可靠的理论依据及技术方法
来降低这些问题给控制系统带来的影响，具有重要的理论和实际意义。
网络控制系统的概念自 20 世纪 90 年代初被提出，就立刻引起广大学者的关注和研究，

网络控制系统的众多优势使其迅速成为控制系统采用的首选形式并被普遍应用到多个领域
里。网络控制系统最大的特点是采用实时通信网络，将处于系统不同位置上的数据处理节
点和被控对象连起来，从而形成一种拥有网络互连结构的全分布式控制系统。因此，相对

于传统的点到点布线架构控制系统，网络控制系统主要优点如下：系统不需要复杂的布线，
使控制系统具有简单的物理结构，降低了系统构建及维护成本；分布式互连网络结构，使
控制系统具有较好的交互性，可实现资源共享及远程操作控制；开放性高，灵活性强，使

控制系统扩展容易，重构简单，维护方便等。
（二）网络环境下直流伺服电机控制问题

1. 网络时延
网络控制系统中数据时延主要可以分为两大类：一类是因为系统中所有设备完成自身
工作，分析相关数据而产生的时延；另一类是由于系统中所有设备共享一个通信网络交换

数据，受网络带宽及承载能力的影响，通常会难以避免的产生数据交换冲突和网络传输阻
塞等情况，进而使得数据出现延迟，这类由网络自身固有特征而引发的延迟叫做网络诱导

时延。按照相关网络协议和性质的差异，我们还能够进一步对网络诱导时延进行分类，如
常数时延，时变时延及随机时延等。
2. 数据丢包

网络环境中的控制系统，除了会产生网络时延现象以外，数据丢包也是不可避免的现
象。由于受通信网络自身特性的限制，而使网络节点在约定的时间内无法正确地接收和发
送数据，并导致系统被迫丢弃数据包的现象被称作数据丢包。数据丢包主要有以下几个方

面的原因：首先，通信故障，当网络连接中断，网络节点发生故障时，处于待发状态的数
据包被清零丢弃，从而产生数据丢包现象；其次，外界扰动，由于受到外界环境的扰动，
数据到达目的节点后出现错误，不能进行有效的恢复，目的节点一般会丢弃出错的数据，

从而产生数据丢包现象；最后，信道冲突，由于网络环境的随机性，因此无法避免数据冲
突的发生，当数据因网络冲突，在规定的时间没有到达目的节点时就会被丢弃，从而产生

数据丢包现象。一般情况下，为保持网络控制系统的稳定，数据丢包需存在一定的比例上
限，同时针对数据丢包现象，网络节点通常采取零输入和保持输入两种策略，其中零输入
即将输入值设置为零，保持输入即继续使用前一步正确接收到的历史数据作为本次输入值。

（三）直流伺服电机网络化控制
直流伺服电机是构成直流伺服系统的核心元器件，常作为系统的驱动单元。直流伺服

电机作为一种常用的驱动设备，被普遍应用于工业生产、交通工具及家用器件等领域中，
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