網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與應(yīng)用準(zhǔn)備總結(jié)

1、形、交替雙極性歸零波形+ 嚴(yán)晅回訓(xùn)衛(wèi)寸!：邁叵IfTiQ片陽(yáng)用賽-t1-*VLAMA%A n 姑輸控制系統(tǒng)中的控制器、傳感器和執(zhí)行器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng).（直接結(jié)構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)控控制信號(hào)制器-k測(cè)量信號(hào)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器控制信號(hào)網(wǎng)絡(luò)控 制 器遠(yuǎn)程控制器執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器網(wǎng)絡(luò)控制的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)點(diǎn)智能化、控制現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)和功能分散化、系基帶傳輸?shù)奶攸c(diǎn) ：（1）基帶信號(hào)傳輸，要求信道具有從直流到高頻的頻率特性。 因此，在信息高速傳輸?shù)?NCS中，不能采用常規(guī)的傳輸介質(zhì)，而應(yīng)采用具有很高通 頻帶的同軸電纜或光纜。（2）基帶傳輸是按照數(shù)字信號(hào)波形的原樣進(jìn)行傳輸?shù)?，它?/p>

2、 需要調(diào)制解調(diào)器，因而設(shè)備投資少，維護(hù)費(fèi)用低。但信號(hào)傳輸距離有限，僅適用于 較小范圍的數(shù)據(jù)傳輸。調(diào)制U是在發(fā)送端用基帶脈沖信號(hào)對(duì)載波波形的某個(gè)參數(shù)（如振幅、頻率、相位） 進(jìn)行控制，使其隨基帶脈沖的變化而變化，即把基帶信號(hào)變換成適合于模擬傳輸系 統(tǒng)傳輸?shù)慕涣餍盘?hào)。解軍調(diào)是在接收端將收到的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行與調(diào)制相反的轉(zhuǎn)換， 使之恢復(fù)到原來(lái)的基帶脈沖信號(hào)。統(tǒng)開(kāi)放化和產(chǎn)品集成化 網(wǎng)控的復(fù)雜性:（1）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多用戶(hù)共享通信線(xiàn)路且流量變化不規(guī)則，這必然導(dǎo)致 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，同時(shí)采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議會(huì)使時(shí)延具有_F ASin(2 ft)*劉傀鍛粕位*未經(jīng)調(diào)制載波不同的性質(zhì)；（2）傳輸數(shù)據(jù)流經(jīng)眾多的計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備且

3、路徑不唯一，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的 時(shí)序錯(cuò)亂；（3）在網(wǎng)絡(luò)中由于不可避免地存在網(wǎng)絡(luò)阻塞和 連接中斷，這又會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的時(shí)序錯(cuò)亂和數(shù)據(jù)包丟失。與傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較：可以實(shí)現(xiàn)資源共享實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與控制具有高的診斷能力 安裝與維護(hù)方便能有效減少系統(tǒng)的重量與體積增加系統(tǒng)的靈活性與可靠性使用 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)使用大量廣泛分布的廉價(jià)傳感器與遠(yuǎn)距離的控制器、執(zhí)行 器構(gòu)成某些特殊用途的 NCS這是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。NCS研究?jī)?nèi)容一、對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制（Control of Network）:圍繞網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量， 從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、任務(wù)調(diào)度算法和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層協(xié)議等不同的角度提出

4、解決方案，滿(mǎn) 足系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，減小網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、時(shí)序錯(cuò)亂、數(shù)據(jù)包丟失等一系列問(wèn)題。可 以運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)和控制理論的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的控制（Control throughNetwork ）:指在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下，設(shè)計(jì)相適應(yīng)的NCS控制器，保證NCS良好的控 制性能和穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^(guò)建立NCS數(shù)學(xué)模型用控制理論的方法進(jìn)行研究。三、NCS 整體性能的優(yōu)化與提高（綜合控制）：綜合考慮提高網(wǎng)絡(luò)性能和控制性能的基礎(chǔ)上， 優(yōu)化和提高整個(gè)NCS的性能。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量:包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量、傳輸效率、誤碼率、時(shí)延可預(yù)測(cè)性和任務(wù)的 可調(diào)度性。系統(tǒng)控制性能：包括穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性、超調(diào)和振蕩。 面 臨的基本問(wèn)題：

5、1、時(shí)變傳輸周期2、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度3、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延4、單包傳輸和多 包傳輸5、數(shù)據(jù)包時(shí)序錯(cuò)亂6、數(shù)據(jù)包丟失7、節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式8、時(shí)鐘同步 所謂數(shù)據(jù)通信，就是指采用某種特定的方法，通過(guò)某種介質(zhì)（如傳輸線(xiàn)）或渠 道將信息從一處傳送到另一處的過(guò)程。通信的類(lèi)型：模擬通信、數(shù)字通信、數(shù)據(jù)通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：利用通信設(shè)備和線(xiàn)路把地理上分散的多臺(tái)自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)系 起來(lái)，在相應(yīng)軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享為目標(biāo)的系統(tǒng)。功能 :信息交換、資源共享均衡使用網(wǎng)絡(luò)資源、分布處理、數(shù)據(jù)信息綜合處理、提高計(jì)算機(jī) 安全可靠性。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線(xiàn)型、星型、環(huán)型、混合型。通信：信息傳送的內(nèi)容，包括數(shù)字、文字、語(yǔ)言、圖形和圖像等。數(shù)據(jù)：

6、網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼。與信息的區(qū)別：數(shù)據(jù)僅涉及事物的表示形式，信息 涉及數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃ㄍㄐ旁O(shè)備和傳輸媒體。（傳輸媒體-有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)、信號(hào)類(lèi)型-模擬數(shù)字、使用權(quán)限-專(zhuān)用公用）。碼元和碼字: 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送每一位二進(jìn)制數(shù)字稱(chēng)為碼元或碼位。7個(gè)碼元稱(chēng)為碼字。數(shù)據(jù)通信與數(shù)字通信的不同之處是 ：數(shù)據(jù)-數(shù)字信息，數(shù)字-模擬信號(hào)。 數(shù)據(jù)通訊方式:數(shù)據(jù)位的傳送方式-并行通信、串行通信。信息傳送方向-單工、 半雙工、全雙工。連接方式-總線(xiàn)連接、調(diào)制/解調(diào)連接、過(guò)程I/O連接、高速數(shù)據(jù) 通道連接。數(shù)據(jù)信息的傳輸有兩種基本形式：1、基帶傳輸，即直接利用基帶信號(hào)進(jìn)行傳輸；2、頻帶傳輸，即將

7、基帶信號(hào)用交流或脈沖信號(hào)調(diào)制后再傳輸?；鶐п苎韵⒈硎痉椒?單極性波形、雙極性波形、單極性歸零波形。雙極性歸零波振幅調(diào)制 又稱(chēng)振幅鍵控ASK即用原始基帶脈沖信號(hào)控制載波的振幅變化，U（t）=Am*S in（3 o+0 0）數(shù)字（1） U （t ）=0數(shù)字（0）頻率調(diào)制 又稱(chēng)為頻率鍵控FSK即用原始基帶脈沖信號(hào)控制載波的頻率變化。頻率調(diào)制所產(chǎn)生的調(diào)制波稱(chēng)為“調(diào)頻信號(hào)”，頻率調(diào)制可分為兩種形式：相位連續(xù)調(diào)頻信號(hào)、相位不連續(xù)調(diào)頻信號(hào)U （t）=A0*Sin （3計(jì)0 0）數(shù)字（1） U （t） =A0*Sin （3 2+f 0）數(shù)字（0）相位調(diào)制 又稱(chēng)為相位鍵控PSK即用原始基帶脈沖信號(hào)控制載波的相位

8、變化。相位調(diào)制所產(chǎn)生的調(diào) 制波稱(chēng)為“調(diào)相信號(hào)”，它可分為兩種形式：絕對(duì)移相調(diào)相信號(hào)、相對(duì)移相調(diào)相信號(hào)。U （t） =A0*Sin 0t 數(shù)字（1） U （t） =A0*Sin（ t+ n）數(shù)字（0）數(shù)據(jù)傳輸速率:單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量。分三種：（1）數(shù)據(jù)信號(hào)速率。 在 數(shù)據(jù)通信中，每一位二進(jìn)制符號(hào)（1或0）為一個(gè)比特（或稱(chēng)為碼元）。數(shù)據(jù)信號(hào)速 率表示的是每一秒鐘內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)信息的比特?cái)?shù)，單位為 bit/s，國(guó)際上用bps表示。m 1數(shù)據(jù)信號(hào)速率S的定義為：S , 一 log 2 N i （bps）i T im并行傳輸?shù)男诺罃?shù)；Ti 第i條信道傳輸?shù)姆?hào)的最小單位時(shí)間（秒） （2）調(diào)制 速率。表示

9、每秒鐘內(nèi)調(diào)制信號(hào)波的變換次數(shù)，單位為波特（ Bd）。若用秒表示一個(gè)1單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度為 T，則調(diào)制速率為：B數(shù)據(jù)信號(hào)速率 S與調(diào)制T速率b之間的關(guān)系為：s b log 2 Nf3）數(shù)據(jù)傳輸速率。是單位時(shí)間內(nèi)傳送的 信息量。信息量的單位可以是比特、字符、數(shù)據(jù)組等；時(shí)間的單位可以是秒、分甚 至小時(shí)等。信道容量信道所具有的最大傳輸能力。信道容量 C用極限傳輸速率（香農(nóng)公式）1s表示 C Flog 2（1 ） F信道帶寬（Hz）;S-信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)平均功率 （W）； N 信道內(nèi)白噪聲功率（W）誤碼率 二進(jìn)制碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。Pc N c N傳輸二進(jìn)制碼元的總數(shù)；Nc 被傳錯(cuò)的碼元

10、數(shù)，10-510-9計(jì)算機(jī) cN之間10-9。異步傳輸方式在被送字符前后加起止位，實(shí)現(xiàn)定時(shí)的傳輸方式。（設(shè)備簡(jiǎn)單費(fèi)用低，輔助開(kāi)銷(xiāo)大浪費(fèi)時(shí)間，適用于低速101500字符/秒場(chǎng)合）同步傳輸大的數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送，前后使用一些特殊字符進(jìn)行標(biāo)識(shí)，適用于高速場(chǎng)合。多路復(fù)用 技術(shù)頻分多路復(fù)用（FDM）技術(shù)是把信道的頻譜分割成若干個(gè)互不重疊的小頻段， 每條小頻段為一條子信道，相鄰頻段之間留有一空閑頻段以保證數(shù)據(jù)在各自頻段上 可靠地傳輸。時(shí)分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)是把信道的傳輸時(shí)間分割成許多時(shí)間段。 通信網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同，并具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)通信設(shè)備 和線(xiàn)路連接起來(lái)，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

11、傳輸及資源共享的系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)使用的信息交換技術(shù)：線(xiàn)路交換：指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)站之間建立一條專(zhuān)用的物理線(xiàn)路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)傳送周期結(jié)束后，立即“拆 除”專(zhuān)用線(xiàn)路。特點(diǎn)：信息傳送的實(shí)時(shí)性好，各節(jié)點(diǎn)延時(shí)小，但一旦兩站連接建立 起來(lái)，即使沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送，其它站也不能使用線(xiàn)路上的任何節(jié)點(diǎn)，故線(xiàn)路的利用率 較低。報(bào)文交換：在發(fā)送站將發(fā)往目的站的信息分割成一份份報(bào)文正文，并在 報(bào)文正文前加上報(bào)頭（由發(fā)送地址、目的地址和其它輔助信息組成），在報(bào)文正文后面加上報(bào)尾（報(bào)文的結(jié)束標(biāo)志），然后把報(bào)文交給節(jié)點(diǎn)傳送。整個(gè)報(bào)文傳送由報(bào)頭控制，傳送中節(jié)點(diǎn)接收整個(gè)報(bào)文并予暫存， 然后發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直至目的站。特點(diǎn)：允

12、許多個(gè)報(bào)文分時(shí)共享同一線(xiàn)路，其線(xiàn)路的利用率高；而且只要在報(bào)文上附上有關(guān)目的站的站名，可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送給多個(gè)目的站。但是報(bào)文要在節(jié)點(diǎn)上排隊(duì)等待，使傳輸時(shí)間延長(zhǎng)。 包交換 也叫分組交換，它將一個(gè)較長(zhǎng)報(bào)文分解成若干個(gè)較短的報(bào)文段，這些報(bào)文段稱(chēng)之為包”或報(bào)文分組”，每個(gè)包上附加必要的傳送控制信息，并按規(guī)定的格式排列，以一個(gè)組合的整體作為一個(gè)信息交換單位。特點(diǎn)：綜合了線(xiàn)路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)，既具有良好的實(shí)時(shí)性，又具有較高的線(xiàn)路利用率和傳輸效率。隨機(jī)差錯(cuò) 主要是由傳輸介質(zhì)或放大電路中電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的白噪聲所引起的。 突發(fā)差錯(cuò)主要是由外界的沖擊噪聲所致，沖擊噪聲的持續(xù)時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，幅度可能相當(dāng)大，可以

13、影響相鄰的多位數(shù)據(jù)。（成片出現(xiàn)）降低誤碼率的措施1通過(guò)改善通信網(wǎng)絡(luò)及各站的電氣性能和機(jī)械性能，來(lái)降低誤碼率。（經(jīng)濟(jì)技術(shù)制約）2在誤碼率不夠理想的情況下，由接收端檢驗(yàn)誤碼，然后設(shè)法糾正誤碼。（常用）差錯(cuò)檢測(cè)奇偶校驗(yàn)、行列監(jiān)督、循環(huán)冗余。例：設(shè)需編碼的信息碼為101（ k=3）, 則該信息的對(duì)應(yīng)的信息多項(xiàng)式為m（x）=x2+1;若冗余碼位數(shù) r=4，生成多項(xiàng)式為g(x)=x4+x3+x2+1 求( 7， 3)循環(huán)碼。解：根據(jù)V（X） m（x）g (x)V(x) m(x) g(x)654XXX(x2x2有碼多項(xiàng)式:1）（x4x4 x3x2 1)x2653x x x上式對(duì)應(yīng)的碼字為V=（ 1，1 ,0

14、，1 , 0, 0, 1）,故所求的（7 ,3）循環(huán)碼為1101001。糾錯(cuò)方式重發(fā)糾錯(cuò)方式、自動(dòng)糾錯(cuò)方式、混合糾錯(cuò)方式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有一套所有 成員”（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)）共同遵守的 約定”，以便實(shí)現(xiàn)彼 此的通信和資源共享（語(yǔ)法語(yǔ)義同步）OSI參考模型：1物理層（Physica）提供通信設(shè)備的電氣、特性、功能、過(guò) 程等特性，以便建立、維持和折除物理連接（例如，信號(hào)的表示方法、傳送方向、所采用的編碼、傳輸速率，以及通信介質(zhì)和連接件的規(guī)格及使用規(guī)則）。負(fù)責(zé)在物統(tǒng)的開(kāi)放性（2）互可操作性與互用性（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性（4）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適 應(yīng)性一對(duì)N結(jié)構(gòu)（6）可控狀態(tài)互換性（8）綜合功能（9）統(tǒng)一組態(tài)控制

15、網(wǎng) 絡(luò)的分類(lèi) 1隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)：延遲時(shí)間是隨機(jī)的，如EtherNet 2有界網(wǎng)絡(luò)：延遲時(shí)間有確定的上界，如ConrolNet 3常值網(wǎng)絡(luò)：時(shí)間延遲應(yīng)保持一定，如DeviceNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。協(xié)議總是指某一層協(xié)議，準(zhǔn)確地說(shuō)，它是對(duì)同等實(shí)體之間的通信制定的有關(guān)通信規(guī) 則約定的集合。控制網(wǎng)絡(luò)與一般的信息網(wǎng)絡(luò)的不同點(diǎn)：1控制網(wǎng)絡(luò)中最基本的要求是數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。信息網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間要 求不強(qiáng)烈，大部分時(shí)間忽略實(shí)時(shí)性（本質(zhì)性的不同）2控制網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)在惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂煽啃浴?大多數(shù)企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于分散的單一用戶(hù)要 借助控

16、制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入某個(gè)系統(tǒng)，通信方式多使用廣播或組播方式。信息網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)自 主系統(tǒng)與另一個(gè)自主系統(tǒng)一般都建立一對(duì)一通信。4控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)多種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和多家公司的產(chǎn)品在同一網(wǎng)絡(luò)中相互兼容，即互操作行的問(wèn)題。而信息網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)單一，產(chǎn)品一般可以實(shí)現(xiàn)互操作。層次結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 1除了在屋里媒體上進(jìn)行的是實(shí)通 信外，其余各對(duì)等實(shí)體間進(jìn)行的同時(shí)虛通信。2對(duì)等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。3層的虛通信時(shí)通過(guò)第 n層與第n-1層間接口處n-1層提供的服務(wù)及n-1層的通 信（通常也是虛通信）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。層次戈U分的原則1每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨(dú)立的。2層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。3層數(shù)應(yīng)適中。網(wǎng)絡(luò)體系接

17、口的特點(diǎn)1以功能為劃分層次的基礎(chǔ)。2第n層的實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí)，只能使用第n-1層提供的服務(wù)。3第n層在向第n+1層提供服務(wù)時(shí)，此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能。 4僅在相鄰層間有接口，且所提供服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽。控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 控制網(wǎng)絡(luò)一般由OS I參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng) 用層三層模式體系結(jié)構(gòu)和通信媒質(zhì)構(gòu)成，如：CAN DeviceNet。/也有在此基礎(chǔ)上加數(shù)據(jù)傳輸層的四層模式體系結(jié)構(gòu)，如：profibus。/Lon Works控制網(wǎng)絡(luò)卻比較特殊,它采用全部OSI七層模式體系結(jié)構(gòu)。/而ErherNet則采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、 傳

18、輸層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層五層模式體系結(jié)構(gòu)。理線(xiàn)路上傳輸數(shù)據(jù)的位流（比特流），為鏈路層服務(wù)2.鏈路層（Data Link）用以建立相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，確立鏈路使用權(quán)的分配，負(fù)責(zé)將被傳送的數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu) 格式化、傳送數(shù)據(jù)幀、進(jìn)行差錯(cuò)控制、介質(zhì)方向控制、以及物理層的管理。絡(luò)層（Network）用于傳輸信息包或報(bào)文分組，向上一層的傳輸層提供傳輸類(lèi)型服務(wù)，負(fù)責(zé)通信網(wǎng)絡(luò)中路徑的選擇和擁擠控制。4.傳輸層（Tran sport）用于建立不同復(fù)、送。節(jié)點(diǎn)間的通信信道、提供數(shù)據(jù)交換的可靠機(jī)制，完成信息確認(rèn)、誤碼檢測(cè)、錯(cuò)誤恢 優(yōu)先級(jí)調(diào)度、信息流的控制，確保數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)、不丟失、不重復(fù)、按次序地傳 向會(huì)話(huà)層提供所要求的

19、傳送服務(wù)及其質(zhì)量。傳輸層是用戶(hù)與通信設(shè)施間的聯(lián)系5.會(huì)話(huà)層（Session 用于建立和管理進(jìn)程（程序?yàn)槟硞€(gè)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行的一次 執(zhí)行過(guò)程）之間的連接，為進(jìn)程之間提供對(duì)話(huà)服務(wù)，管理它們的數(shù)據(jù)交換，處理某 些同步與恢復(fù)問(wèn)題。會(huì)話(huà)層完成的主要通信管理和同步功能是針對(duì)用戶(hù)的。達(dá)層（Prese ntatio n）用于向應(yīng)用程序和終端管理程序提供一批數(shù)據(jù)變換服務(wù)，實(shí)現(xiàn)三層控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)光纖的電信號(hào)傳輸過(guò)程放大器一電信號(hào)光檢測(cè)器一-1的原則發(fā)送b信道忙，連續(xù)監(jiān)聽(tīng),電言號(hào)驅(qū)動(dòng)器耳源 信號(hào)3 .網(wǎng)1-堅(jiān)持 CSMAa信道一但閑,數(shù)據(jù)以概率為直至監(jiān)聽(tīng)到通道閑，返回ao （提高信道利用率）P-堅(jiān)持 CSMAa若信

20、道閑，以0p1 njM fL 跖r mriip iwj 敗腮I1到達(dá)時(shí)間（ai）：數(shù)據(jù)包形成，開(kāi)始加入發(fā)送隊(duì)列，準(zhǔn)備發(fā)送。此為一個(gè)發(fā)送周期 的開(kāi)始。2開(kāi)始發(fā)送時(shí)刻（si）：數(shù)據(jù)包開(kāi)始發(fā)送的時(shí)刻。3阻塞時(shí)間（bi）:數(shù)據(jù) 包達(dá)到后，等待直至開(kāi)發(fā)發(fā)送所需要的時(shí)間，即bi=si-ai網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳輸中任務(wù)是非搶優(yōu)的，bi由兩部分組成：bh,i :等待所有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)傳輸完畢的時(shí)間 bl,i :正在發(fā)送的較低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)發(fā)送完畢所需要的時(shí)間，其最大值分別記為： bi, bh,i, b,i 4傳輸時(shí)間（ci）：數(shù)據(jù)包由源地址經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到目的地址所需要的時(shí)間，一般由數(shù)據(jù)包的大小和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的速率決定。5

21、完成時(shí)間（fi）: 一次傳輸結(jié)束的時(shí)間。6傳輸時(shí)延（t）數(shù)據(jù)包到達(dá)隊(duì)列至數(shù)據(jù)包完成數(shù)據(jù)包傳輸完成之間的時(shí) 間。顯然ibi c,fi ai 7時(shí)限（di）：為保證ncs的性能，傳輸必N須在某個(gè)時(shí)間之前完成，該時(shí)間就稱(chēng)為時(shí)限。8、網(wǎng)絡(luò)占用率（U）：U纟其中，1 PiNCS中N個(gè)對(duì)象的傳感器按周期 pi發(fā)送數(shù)據(jù)。9、可調(diào)度性：指網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 的所有數(shù)據(jù)傳輸都能在任務(wù)時(shí)限內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的幾種基本方法：協(xié)議層調(diào)度、TOD網(wǎng)絡(luò)調(diào)度協(xié)議、反饋控制實(shí)時(shí)調(diào)度。實(shí)時(shí)系統(tǒng)在確定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行計(jì)算或處理事務(wù)并對(duì)外部的異步事件做出響應(yīng)的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)分類(lèi)硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)：如果一個(gè)系統(tǒng)未能在指定時(shí)間內(nèi)就 某一事件做出響應(yīng)

22、而失敗，則該失敗被認(rèn)為是一種全面的系統(tǒng)失敗。一般用于航天 系統(tǒng)或核反應(yīng)堆系統(tǒng)，系統(tǒng)較復(fù)雜。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)對(duì)某些任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間允許一定程度上的超時(shí)限，而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的失敗。大多數(shù)系統(tǒng)都屬于軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)， 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通常是軟實(shí)時(shí)系統(tǒng) 實(shí)時(shí)系統(tǒng)區(qū)別于一般系統(tǒng)通用系統(tǒng)一般追求的是系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間和用戶(hù)使用系統(tǒng)的方便，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要考慮的是系統(tǒng)在最壞情況下的紫銅行為。|實(shí)時(shí)系統(tǒng)特點(diǎn)時(shí)間約束性、可預(yù)測(cè)性、可靠性、與外部環(huán)境的交互作用性 核心 實(shí)時(shí)調(diào)度。實(shí)時(shí)調(diào)度算法特征硬實(shí)時(shí)與軟實(shí)時(shí)、搶優(yōu)與非搶優(yōu)、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)、 集中與分布調(diào)度 給定一組實(shí)時(shí)任務(wù)和系統(tǒng)資源， 確定每個(gè)任務(wù)何時(shí)何地執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程。實(shí)時(shí)調(diào)度在

23、確定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行計(jì)算或處理事務(wù)并對(duì)外部的異步事件做出響應(yīng)的計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)。也可稱(chēng)為 CPU （處理器）調(diào)度算法，基本上分為兩類(lèi)：靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài) 調(diào)度。網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與實(shí)時(shí)調(diào)度比較相同點(diǎn)：都有共享資源的限制。/實(shí)時(shí)系 統(tǒng)：多個(gè)任務(wù)不能同時(shí)使用 CPU的計(jì)算資源/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：多數(shù)據(jù)共用一條網(wǎng)絡(luò)傳輸 介質(zhì)/不同點(diǎn)：實(shí)時(shí)系統(tǒng)：調(diào)度是可以搶優(yōu)的 /網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：調(diào)度是可以非搶優(yōu)的fre ikfFp* Hl B旳佃沖J!r IKit Mil wirr i*fjn： m ffFMm鼓屮 f*11 a* i i m ii r mo補(bǔ)樓H葉flitrii m i*hi n w.RM 算法一組n個(gè)相互獨(dú)立、可搶優(yōu)的實(shí)時(shí)周期任務(wù)

24、，用RM算法的可調(diào)度條nJ件為任務(wù)的總占有率U滿(mǎn)足如下不等式：u n（271）i 1 h,例子：兩個(gè)并發(fā)的周期實(shí)時(shí)任務(wù)，執(zhí)行時(shí)間為C仁c2=3ms,任務(wù)周期為h仁4ms，h2=6ms,任務(wù)時(shí)限d仁h1，d2=h2。計(jì)算RM算法的可調(diào)度性。1解：任務(wù)的占有率為：U c1 c2 - - 1.25 2（2三1） 0.8284h, h,46RM算法的可調(diào)度條件可知用 RM算法不可調(diào)度。NCS的RM 調(diào)度算法：一組n個(gè)相互獨(dú)立、非搶優(yōu)的實(shí)時(shí)周期任務(wù)（其優(yōu) 先級(jí)按下標(biāo)值遞減，下標(biāo)i為1任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最高，下標(biāo)i為N任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最突末梢，含傳遞信息的化學(xué)物質(zhì) 4）突觸：是神經(jīng)元之間的接口（104105個(gè)/每個(gè)

25、神經(jīng)元）。通過(guò)樹(shù)突和軸突，神經(jīng)元之間實(shí)現(xiàn)了信息的傳遞。神經(jīng)元具有如下功能興奮與抑制：如果傳入神經(jīng)元的沖動(dòng)經(jīng)整和后使細(xì)胞膜電位升高，超過(guò)動(dòng)作電位的閾值時(shí)即為興奮狀態(tài)，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，由軸突經(jīng)神經(jīng)末梢傳出。如果傳入神經(jīng)元的沖動(dòng)經(jīng)整和后使細(xì)胞膜電位降低，低于動(dòng)作電位的閾低），其可調(diào)度條件為對(duì)于所有的Cib l ,i都滿(mǎn)足如下不等式:1i（ 2r h 1 h 2h i h i例子：同樣對(duì)于例5.1，bl,1對(duì)于任務(wù)1，即i=1，應(yīng)用非搶優(yōu)Ci C2門(mén) i 1,2,3ms, b,2RM可調(diào)度定理，有,Nbi,imax CiT；n r11.5 1(2Cih1)對(duì)于任務(wù)2，即i=2，應(yīng)用非搶優(yōu)二空生 3 3

26、f 1.25 2（2 2 1） 0.828gh?h?4 6 6由非搶優(yōu)RM算法的可調(diào)度條件可知：用非搶優(yōu)RM算法不可調(diào)度。bl ,2RM可調(diào)度定理，有12EDF算法：一組n個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)時(shí)周期任務(wù)，用 EDF算法的可調(diào)度條件為任n c務(wù)的總占有率U滿(mǎn)足U-1其中ci為任務(wù)所需的執(zhí)行時(shí)間，hi為i 1 h i任務(wù)的周期i 1 i例子：兩個(gè)并發(fā)的周期實(shí)時(shí)任務(wù)，執(zhí)行時(shí)間為C仁c2=3ms,任務(wù)周期為h仁6ms，h2=4ms,任務(wù)時(shí)限d仁h1，d2=h2。計(jì)算EDF算法的可調(diào)度性。解：任務(wù)的占有率為：U21 L 3 1251不可調(diào)度h1h264與RM算法比較，此時(shí)任務(wù)1獲得了更多的資源，即 EDF算法

27、對(duì)資源的分配更加均衡。/由于軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)在某種程度上能夠承受部分的任務(wù)超過(guò)時(shí)限的要求，因此EDF值時(shí)即為抑制狀態(tài)，不產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。學(xué)習(xí)與遺忘：由于神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的可塑性，突觸的傳遞作用可增強(qiáng)和減弱，因此神經(jīng)元具有學(xué)習(xí)與遺忘的功能。決定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型性能三大要素為1）神經(jīng)元（信息處理單元）的特性2）神經(jīng)元之間相互連接的形式一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3）為適應(yīng)環(huán)境而改善性能的學(xué)習(xí)規(guī)則。根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接方式，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可分為兩種形式1）前向網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元分層排列，組成輸入層、隱含層和輸出層。每一層的神經(jīng)元只接受 前一層神經(jīng)元的輸入。輸入模式經(jīng)過(guò)各層的順次變換后，由輸出層輸出。在各神經(jīng) 元之間不存在反饋。感知器和誤差反向傳播網(wǎng)絡(luò)

28、采用前向網(wǎng)絡(luò)形式。2）反饋網(wǎng)絡(luò) 該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在輸出層到輸入層存在反饋，即每一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)都有可能接受來(lái)自外部的輸入和來(lái)自輸出神經(jīng)元的反饋。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種反饋動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，它需要算法的均衡調(diào)度對(duì)于軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)的保證是很重要的。NCS的EDF令T 仃1,乙丄,Tn為有是一系列按周期非遞減順序排列的周期性任務(wù)，T（Ci, hi）n個(gè)任務(wù)的任務(wù)集，其中ci為任務(wù)Ti的最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間，工作一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是反饋網(wǎng)絡(luò)中最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣泛 的模型，它具有聯(lián)想記憶的功能hi為任務(wù)Ti的周期，di = hi為任務(wù)Ti的時(shí)限,n非搶優(yōu)EDF調(diào)度算法下可調(diào)度：uCli 1 hi ii,1

29、 i n;小 t h；t Cj則當(dāng)且僅當(dāng)以下條件成立,t . -Cj，t C1hj例子：設(shè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中有如下 4個(gè)任務(wù)，任務(wù)的時(shí)間屬性如表3）自組織網(wǎng) Kohonen網(wǎng)絡(luò)是最典型的自組織網(wǎng)絡(luò)。Kohonen認(rèn)為，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在接受外界輸入時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)分成不同的區(qū)域，不同區(qū)域具有不同的響應(yīng)特征， 即不同的神經(jīng)元以最佳方式響應(yīng)不同性質(zhì)的信號(hào)激勵(lì)，從而形成一種拓?fù)湟饬x上的特征圖，該圖實(shí)際上是一種非線(xiàn)性映射。這種映射是通過(guò)無(wú)監(jiān)督的自適應(yīng)過(guò)程完成否可調(diào)度:J144128e23a&2416162判斷是di = hi解：令t h 1 t1處理器利用率：U -i 1表2中給出了 取不同值時(shí)任務(wù)集的時(shí)間需求關(guān)系。由

30、表1 2 2 _2 hi 4 6 8 160.958 1i取值1252375斗1511不同時(shí)，均滿(mǎn)足可調(diào)度條件的，所以也稱(chēng)為自組織特征圖.Kohonen網(wǎng)絡(luò)通過(guò)無(wú)導(dǎo)師的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行權(quán)值的學(xué) 習(xí)，穩(wěn)定后的網(wǎng)絡(luò)輸出就對(duì)輸入模式生成自然的特征映射，從而達(dá)到自動(dòng)聚類(lèi)的目 的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法有多種按有無(wú)導(dǎo)師分類(lèi)，可分為有教師學(xué)習(xí)、無(wú)教師學(xué)習(xí)和再勵(lì)學(xué)習(xí)等幾大類(lèi) 在有教師的學(xué)習(xí)方式中，網(wǎng)絡(luò)的輸出和期望的輸出（即教師信號(hào)）進(jìn)行比較, 然后根據(jù)兩者之間的差異調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，最終使差異變小。在無(wú)教師的學(xué)習(xí)方式中，輸入模式進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)按照一預(yù)先設(shè)定的規(guī)則（如競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則）自動(dòng)調(diào) 整權(quán)值，使網(wǎng)絡(luò)最終具有模式分類(lèi)等

31、功能。再勵(lì)學(xué)習(xí)是介于上述兩者之間的一種學(xué)習(xí)方式。最基本的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則是一種聯(lián)想式學(xué)習(xí)算法。生物學(xué)家基于對(duì)生物學(xué)和心理學(xué)的研究，認(rèn)為兩個(gè)神經(jīng)元同時(shí)處于激發(fā)狀態(tài)時(shí)，它們之間的連接強(qiáng)度將得到加強(qiáng)，這一論述的數(shù)學(xué)描述被稱(chēng)為Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則，即wij （k1） Wj（k） hl j其中,Wjj （k） 為連接從神經(jīng)元Uj到神經(jīng)元Ui的當(dāng)前權(quán)值，I和|為神經(jīng)元的激活水平。/Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則是一種無(wú)教師 i j網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)度與控制的協(xié)同設(shè)計(jì)1） NCS是由網(wǎng)絡(luò)和控制組成的控制系統(tǒng)，其閉環(huán)性能不僅依賴(lài)于控制算法的設(shè)計(jì)，還依賴(lài)于對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的合理調(diào) 度。2）合適的傳輸協(xié)議和調(diào)度策略可以保證網(wǎng)

32、絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。3）NCS中的采樣周的學(xué)習(xí)方法，它只根據(jù)神經(jīng)元連接間的激活水平改變權(quán)值，因此，這種方法又稱(chēng)為1 P 2 相關(guān)學(xué)習(xí)或并聯(lián)學(xué)習(xí)。E - （dp yp）22、 py p /p 1 假設(shè)誤差準(zhǔn)則函數(shù)為：Delta （3）學(xué)習(xí)規(guī)則（誤差修正規(guī)則）PEpp 1期同時(shí)涉及控制與調(diào)度兩個(gè)方面，因此，綜合考慮控制與網(wǎng)絡(luò)調(diào)度兩個(gè)方面指標(biāo)的NCS中采樣周期的優(yōu)化選擇，就是調(diào)度與控制協(xié)同設(shè)計(jì)的一個(gè)基本的途徑。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱(chēng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）是模擬人腦思維方式的數(shù)學(xué)模型。神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)是在現(xiàn)代生物學(xué)研究人腦組織成果的基礎(chǔ)上提出的，用來(lái)模擬人類(lèi)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的結(jié)構(gòu)和行為。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反映了人腦功能的基本特征，如并行信

33、息處理、學(xué)習(xí)、聯(lián) 想、模式分類(lèi)、記憶等。（發(fā)展經(jīng)歷 4個(gè)階段-啟蒙期（1890-1969年）、低潮期（1969-1982）、復(fù)興期（1982-1986）、新連接機(jī)制時(shí)期（1986-現(xiàn)在）其中，dp代表期望的輸出（教師信號(hào)）；yp為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出，ypf（WXp）；T,WnT其中訓(xùn)練樣本數(shù)W，使誤差準(zhǔn)則函數(shù)W 為網(wǎng)絡(luò)所有權(quán)值組成的向量：W w0, w1,Xp 為輸入模式：XpXp0,Xp1, Xpn為 p 1,2, P。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的目的是通過(guò)調(diào)整權(quán)值最小。權(quán)值的調(diào)整采用梯度下降法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其基本思想是沿著神經(jīng)元由三部分構(gòu)成 1）細(xì)胞體（主體部分）：包括細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì) 胞核2）樹(shù)突：用于為細(xì)胞

34、體傳入信息 3）軸突：為細(xì)胞體傳出信息，其末端是軸其中Ep12dp2yp令pWXpEpEppEpyp XXip(dWp pypp修正W值，直到E達(dá)到最小。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:Wi(dp yp)f( p)Xipp 1WEE P Ep則：WiWip 1WiW的修正規(guī)則E的負(fù)梯度方向不斷p yp)f( p)Xip為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)特征1 ）能逼近任意非線(xiàn)性函數(shù) 2）信息的并行的變化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的研究領(lǐng)域1基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)辨識(shí)2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)新型智能控制系統(tǒng)4）優(yōu)化計(jì)算常遇到求解約束優(yōu)化PID控制、模型參考自適應(yīng)控制、前饋反饋控制、內(nèi)?？刂?、預(yù)測(cè)控制、模糊控制等NetiUiyig(ui)常用的神經(jīng)元非

35、線(xiàn)性特性有以下四種閾值型叫）通常情況下，取g(uj UiSigmoid函數(shù)型yif(Neti)NetNetf (Neti)Netie誤差反向傳播的BP算法簡(jiǎn)稱(chēng)BP算法，其基本思想是梯度下降法。它采用梯度Neg Neti0Net,0 Neti NeNet NetilBP網(wǎng)出廉節(jié)點(diǎn)BP網(wǎng)絡(luò)是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò) BP算法的學(xué)習(xí)過(guò)程由正向傳播和反 向傳播組成。在正向傳播過(guò)程中，輸入信息元，J為隱層神經(jīng)元，K為輸出層神經(jīng)元。入嵐 Ml國(guó)從輸入層經(jīng)隱層逐層處理，并傳向輸出層,經(jīng)元的狀態(tài)。如果在輸出層不能得到期望的輸出,則轉(zhuǎn)至反向傳播，將誤差信號(hào)（理BP網(wǎng)絡(luò)可以逼近任意的分布式處理與存儲(chǔ)3）可以多輸

36、入、多輸出4）便于用超大規(guī)模集成電路（VISI）或光學(xué)集成電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，或用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)5）能進(jìn)行學(xué)習(xí)，以適應(yīng)環(huán)境將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為被辨識(shí)系統(tǒng)的模型，可在已知常規(guī)模型結(jié)構(gòu)的情況下，估計(jì)模 型的參數(shù)。 禾U用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的線(xiàn)性、非線(xiàn)性特性，可建立線(xiàn)性、非線(xiàn)性系統(tǒng)的靜 態(tài)、動(dòng)態(tài)、逆動(dòng)態(tài)及預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性系統(tǒng)的建模和辨識(shí)?？刂破?神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的控制器，對(duì)不確定、不確知系統(tǒng)及擾動(dòng)進(jìn) 行有效的控制，使控制系統(tǒng)達(dá)到所要求的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性。3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他算法相結(jié)合 將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯、遺傳算法等相結(jié)合，可設(shè)在常規(guī)的控制系統(tǒng)中，問(wèn)題，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為這類(lèi)問(wèn)題的解決提供了有效的途徑。目

37、前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制已經(jīng)在多種控制結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，如單神經(jīng)元模型可描述為WjXj Si i jf (Neti)分段線(xiàn)性型0f (Net)kNetjf搜索技術(shù)，以期使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出值與期望輸出值的誤差均方值為最小。絡(luò)特點(diǎn)1）是一種多層網(wǎng)絡(luò)，包括輸入層、隱含層和輸出層 2 ）層與層之間采用 全互連方式，同一層神經(jīng)元之間不連接 3 ）權(quán)值通過(guò)3學(xué)習(xí)算法進(jìn)行調(diào)節(jié) 4）神經(jīng)元激發(fā)函數(shù)為S函數(shù)5）學(xué)習(xí)算法由正向傳播和反向傳播組成6）層與層的連接是單向的，信息的傳播是雙向的。BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 含一個(gè)隱含層的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7-5所示，圖中i為輸入層神經(jīng)每層神經(jīng)元（節(jié)點(diǎn)）的狀態(tài)只影響下一層神想輸出與實(shí)際輸出之差）按聯(lián)

38、接通路反向計(jì)算，由梯度下降法調(diào)整各層神經(jīng)元的權(quán) 值，使誤差信號(hào)減小。BP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)1）只要有足夠多的隱層和隱層節(jié)點(diǎn)，非線(xiàn)性映射關(guān)系2） BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法屬于全局逼近算法，具有較強(qiáng)的泛化能力。3） BP網(wǎng)絡(luò)輸入輸出之間的關(guān)聯(lián)信息分布地存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)中，個(gè)別神經(jīng)元的 損壞只對(duì)輸入輸出關(guān)系有較小的影響，因而B(niǎo)P網(wǎng)絡(luò)具有較好的容錯(cuò)性。BP網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn) 1）待尋優(yōu)的參數(shù)多，收斂速度慢2）目標(biāo)函數(shù)存在多個(gè) 極值點(diǎn)，按梯度下降法進(jìn)行學(xué)習(xí)，很容易陷入局部極小值3）難以確定隱層及隱層節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。目前，如何根據(jù)特定的問(wèn)題來(lái)確定具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)尚無(wú)很好的方法， 仍需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)試湊。由于BP網(wǎng)絡(luò)具有很好的逼近非

39、線(xiàn)性映射的能力，該網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別、圖像處理、 系統(tǒng)辨識(shí)、函數(shù)擬合、優(yōu)化計(jì)算、最優(yōu)預(yù)測(cè)和自適應(yīng)控制等領(lǐng)域有著較為|廣泛的應(yīng)用/由于BP網(wǎng)絡(luò)具有很好的逼近特性和泛化能力，可用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè) 計(jì)。但由于BP網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢，難以適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的要求。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有單隱層的三層前饋網(wǎng)絡(luò)。由于它模擬了人腦中局部調(diào)整、相 互覆蓋接收域（或稱(chēng)感受野-Receptive Field）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此，RBF網(wǎng)絡(luò)是一 種局部逼近網(wǎng)絡(luò)，已證明它能任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)。RBF網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)1） RBF網(wǎng)絡(luò)的作用函數(shù)為高斯函數(shù)，是局部的，BP網(wǎng)絡(luò)的作用函數(shù)為S函數(shù)，是全局的2）如何確定RBF網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點(diǎn)的中心

40、及基寬度參數(shù)是一個(gè)困難的問(wèn)題3）已證明RBF網(wǎng)絡(luò)具有唯一最佳逼近的特性，且無(wú)局部極小。RBF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)RBF網(wǎng)絡(luò) 是一種三層前向網(wǎng)絡(luò)，由于輸入到輸出的映射是非線(xiàn)性的，而隱含層空間到輸出空 間的映射是線(xiàn)性的，從而可以大大加快學(xué)習(xí)速度并避免局部極小問(wèn)題。對(duì)角回歸型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DRNN）是具有反饋的動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能 夠更直接更生動(dòng)地反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，它在BP網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)存儲(chǔ)內(nèi)部狀態(tài)使其具備映射動(dòng)態(tài)特征的功能，從而使系統(tǒng)具有適應(yīng)時(shí)變特性的能力， DRNN網(wǎng)絡(luò)代表了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模和控制的方向。DRNN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) DRNN網(wǎng)絡(luò)是一種三層前向網(wǎng)絡(luò)，其隱含層為回歸層。正向 傳播是輸入信號(hào)從輸入

41、層經(jīng)隱層傳向輸出層，若輸出層得到了期望的輸出，則學(xué)習(xí) 算法結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)至反向傳播。反向傳播就是將誤差信號(hào)（理想輸出與實(shí)際輸 出之差）按聯(lián)接通路反向計(jì)算，由梯度下降法調(diào)整各層神經(jīng)元的權(quán)值和閾值，使誤 差信號(hào)減小。模糊控制的特點(diǎn)模糊控制是建立在人工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的。對(duì)于一個(gè)熟練的操 作人員，他往往憑借豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策來(lái)巧妙地控制一個(gè)復(fù)雜過(guò)程。 若能將這些熟練操作員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)和描述，并用語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，就會(huì)得到 一種定性的、不精確的控制規(guī)則。如果用模糊數(shù)學(xué)將其定量化就轉(zhuǎn)化為模糊控制算 法，形成模糊控制理論。模糊控制理論具有一些明顯的特點(diǎn) 1）模糊控制 不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。模

42、糊控制是以人對(duì)被控對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)而設(shè)計(jì) 的控制器，故無(wú)需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。2）模糊控制是一種反映人類(lèi)智慧的智能控制方法3）模糊控制易于被人們接受。模糊控制的核心是控制規(guī)則，模糊規(guī) 則是用語(yǔ)言來(lái)表示的，如今天氣溫高，則今天天氣暖和”易于被一般人所接受。4） 構(gòu)造容易。模糊控制規(guī)則易于軟件實(shí)現(xiàn)5）魯棒性和適應(yīng)性好。通過(guò)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的模糊規(guī)則可以對(duì)復(fù)雜的對(duì)象進(jìn)行有效的控制。模糊集合是模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。（隸屬度）隸屬函數(shù)的確定方法模糊統(tǒng)計(jì)法、主觀經(jīng)驗(yàn)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法模糊控制原理 模糊控制是以模糊集理論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種智能控制方 法，它是從行為上模仿人的模糊推理和決策

43、過(guò)程的一種智能控制方法。該方法首先 將操作人員或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)編成模糊規(guī)則，然后將來(lái)自傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)模糊化，將模 糊化后的信號(hào)作為模糊規(guī)則的輸入，完成模糊推理，將推理后得到的輸出量加到執(zhí) 行器上。模糊控制系統(tǒng)所選用的模糊控制器維數(shù)越高，系統(tǒng)的控制精度也就越高。但是維數(shù)選擇太高，模糊控制規(guī)律就過(guò)于復(fù)雜，這是人們?cè)谠O(shè)計(jì) 模糊控制系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用二維控制器的原因。模糊控制的應(yīng)用 在家電中的應(yīng)用1）模糊電視機(jī)2）模糊空調(diào)3）模糊微波爐4）模糊洗衣機(jī)5）模糊電動(dòng)剃刀，在 過(guò)程控制中的應(yīng)用1）工業(yè)爐2）石化3）煤礦4）食品加工行業(yè)模糊控制的發(fā)展 方向Fuzzy-PID復(fù)合控制、自適應(yīng)模糊控制、專(zhuān)家模糊控制、神

44、經(jīng)模糊控制、多變 量模糊控制。交運(yùn)算算子設(shè)C=A A B，有三種模糊算子：模糊交算子c（x） Min a（x）, b（x）代數(shù)積算子 c（x）a（x） b（x）有界積算子c（x） Max 0, a（x） b（x） 1并運(yùn)算算子設(shè)c=ajb,有三種模糊算子：模糊并算子c（x） Max A（x）, b（x）概率或算子c(X) a(X)B(x)A（X） b（X）有界和算子c(x) Min 1, A(x)B（x）平衡算子當(dāng)隸屬函數(shù)取大、取小運(yùn)算時(shí),不可避免地要丟失部分信息,采用一種平衡算子，即“算子”可起到補(bǔ)償作用C=AoB則 c (x)1A(x) B(x)1(1 a(x) (1 b(x)丫取值為0,

45、 1。當(dāng)Y=時(shí),c(x)A（x）B（x），相當(dāng)于ah B時(shí)的算子。當(dāng)y=1時(shí)，c（x）A（x）B（x） A（x） B（x），相當(dāng)于AU B時(shí)的算子例3-10設(shè)0.7 0.4 0.1 0.9A B0.3 0.2 09 0.11 A0.710.110.310.9則A和B的合成為：C ABc11c12c21c22當(dāng)A0.80.70.50 .3, BA o B0.60.70.30.40.7Q9A0.7B0.3Q90.30.30.9例3-11 設(shè)0.70.1其中0.20.4時(shí)，有0.60 .90.40.30.6 0.60.4 0.1 0.90.4 0.10.2 0.9 0.10.20.1Aa11a12b

46、11 b2Ba21 a22b21b22C|-(uAb1|M*LiAb11) 13巳I (h. a b| -|j) vAb|)右” (ii jj 削bz)必ju)可見(jiàn)， 例3-9設(shè)論域B藝1b1b2以及輸入為A,x=a1, a2, a3, y=b 1, b2,0.60.41,C。試確定a3c1 c21.00.50U2 B0.1&a2需,B1A oBB o Ab3，z=c，C2, C3，已知 A 05 丄01ai a2 a3R，解：0.50.10.50.51 0.1 10.60.11 .00.6AX B=0.10.10.10.1將AX B矩陣擴(kuò)展成如下列向量(AXB)T1= 0.1 0.50.50.11.0 10.60.10.10.1TR=(AX