1。2。2 网络控制系统的主要问题

通过实时网络构成的NCS具有许多优势，但也存在时延、丢包等缺陷，因此许多传统的控制方法不可以直接应用于NCS中。这些都会损害系统性能，严重时会导致系统不再稳定。由于NCS中存在的新问题，对NCS进行的研究必需做出改变，使用新的理论和方式来寻找适用于网络环境的控制办法。NCS的基本问题主要有：

（1）网络诱导时延

在网络控制系统中传输数据等信息时，因为通讯中信息源不同，所以传送数据需要分时占用总线。但是网络通讯有限的的承载力和通讯带宽造成了数据传送时，极有可能出现数据冲撞和连接中断等状况，以致造成了信息进行交换所需时间的延长。NCS中因为引进网络，通常会造成数据在进行传输的过程中发生时间上的延后，被称为网络诱导时延。

NCS的时延是随机的或固定的、有界的或无界的，是很多因素的综合结果，包括网络实时的负荷状况、通信协议和传输速度等等[5]。NCS的时延会损害系统性能，严重时会导致系统不再稳定。NCS中存在的时延包含传感器和控制器之间，控制器和执行器之间和控制器进行运算造成的时间延迟。论文网

    网络诱导时延的分类：

一般状况下，时延是时变的、不确定的，它或许比一个采样周期大，也可能比一个采样周期小或者相等。由时延的大小和釆样周期的关系，时延可以被人为地分为短时延和长时延。 设时延在区间[0，a]内分布，若a≤T，则把这种网络诱导时延称之为短时延；反之若a＞T，则称为长时延。网络诱导时延问题要求我们采取适当的方法和策略来处理，这对NCS的分析和控制有重大意义。

（2）数据包丢失

传统的控制系统通常采用点对点的方式进行数据传送，而在在NCS中，数据是以数据包的方式进行传输的[6]。网络控制系统中常常会有数据包在传输进程中发生丢失的现象。导致发生数据包丢失现象的因素通常有如下几个：一是因为网络联接中断和阻塞造成丢包，这是NCS中发生丢包的主要原因。二是各节点需要时间来对发送数据的权力进行竞争，所以一旦节点在规定的时间内没有完成数据的成功发送，根据网络协议则该数据包将被丢失。三是在传输过程中数据包出现问题而被命令重新发送，但超过网络协议的预定重传时间，则该数据包将被丢失。

数据包丢失的分类：

    有丢包现象出现的时间段，我们能够将其等价为信息传输通道的联接产生中断，所以，有丢包出现的NCS能够被等价成为一个异步的动态系统。异步动态系统是一个既有离散又有连续动态的系统，通常离散动力学由受限的自动型开关来表现，并且由异步的离散型事件来进行驱动；连续动力学则通过微分或差分方程来进行表达。数据包丢失也是对NCS进行分析和设计时不能够被忽视的一个十分重要的要素。

（3）单包传输与多包传输

    在NCS中，数据包进行传输时通常包括单包和多包传输两种形式。单包传输指的是NCS中的传感器或控制器待传的信息被包装成为一个数据包来传送，而多包传输则是被包装成为多个数据包[7]。控制系统采取单包还是多包传输，由如下因素决定：传感器节点的数个传感器所处的位置间距、网络中传送的数据包的大小。通常以下两种情形下必须采用多包传输：一是传感器节点的数个传感器之间的地点间距过于遥远。二是待传送的数据可能超出了控制系统中网络数据包的大小。以太网中进行传送的一个数据包容量很大，一般采取单包传输方式；CAN网因为其数据包所包含数据量相对而言小一点，一般采用多包传输方式。采用的传输方式不一样，NCS会呈现出各异的数学模型，拥有各不相同的特点，对控制系统进行分析和设计的难易程度也不同。