基于 Matlab 和 Truetime 的网络控制系统仿真
通过动手实践，本实验旨在了解网络控制系统的架构与运行控制原理，熟悉基于 MATLAB 平台、Simulink 仿真工具和 TrueTime 工具箱的仿真方法，以及考察不同丢包率下网络控制系统状态、输出和控制曲线的影响，研究丢包率对无线网络传输的网络控制系统的稳定性的影响。
Truetime 是瑞典隆德大学自动化系开发的基于 MATLAB/Simulink 的网络控制系统仿真工具箱，针对特定网络协议，实现控制系统与实时调度的综合仿真研究。实验中使用 Truetime2.0 的 TrueTime Kernel 模块和 TrueTime Wireless Network 模块，其中 TrueTime Kernel 模块表示传感器、执行器和控制器，而 TrueTime Wireless Network 模块表示无线网络。传感器采用时钟驱动方式周期性采样，控制器和执行器则采用事件驱动方式。
实验步骤分为建立数学模型、功能模块图仿真和编写相关代码。首先建立数学模型，已知直流电机的传递函数，并通过网络 IEEE 802.11b/g（WLAN）进行远程控制。系统控制结构示于流程图中，假设传感器、控制器和执行器的运行方式，同时考虑网络丢包现象，状态空间模型被描述成一个方程组。控制器为给定的函数，初始状态由参数确定，丢包概率 p 作为变量。
功能模块图仿真中，使用 Simulink 及 Truetime 工具箱进行模块图绘制，通过理解 wireless 和 network 示例文件，搭建网络控制系统的功能模块图。其中，TrueTime Wireless Network 模块模拟网络部分，可以调整丢包率参数。Regulator Node 中的 TrueTime Kernel 模块模拟控制器与网络的交互过程，Sensor/Actuator Node 中的模块模拟传感器、控制器和执行器之间的过程，实现闭环网络控制系统的仿真。
编写相关代码涉及模块初始化和任务代码编写。初始化控制器（Regulator）和执行器/传感器（Sensor/Actuator）参照 wireless 中的文件进行，任务代码针对控制节点（Regulator Node）进行。
实验结果分析包括不同丢包率下系统状态曲线、输出曲线和控制曲线的比较。在丢包率为 0.3 和 0.6 时，系统稳定。稳定性分析基于 Bernoulli 过程的线性跳变系统，通过建立新系统状态变量、计算控制率、运用 Lyapunov 稳定性判据以及 LMI 工具箱求解，确定丢包率范围。若丢包率超过一定阈值，系统将不稳定。
致谢部分感谢老师和助教在实验前期理论知识讲解、实验指导和问题解答方面的支持。
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