虚拟仿真技术在网络闭环控制中的应用

刘先++李杨

摘 要：互联网的数据传输具有延时性和不确定性，这会对网络远程控制的应用造成一定的影响。因此，为了在实际应用过程中解决该问题，应在网络闭环控制中采用虚拟仿真技术。

关键词：虚拟仿真技术；网络延迟；闭环控制；计算机

中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.125

随着计算机网络信息技术的快速发展，人们对计算机网络的应用要求不断提高。为了进一步提高计算机网络的服务能力，应加强对虚拟仿真技术的研究，提升对虚拟对象仿真信息的处理能力，优化信息的传输过程，从而满足人们对网络技术管理方面的要求。

1 闭环控制的理论依据

如果控制系统的输入量是决定其输出状态的唯一因素，则控制系统可通过开环控制使自身达到最佳运行状态，即满足：

式（4）中：P为调节输入量的基本方法。

由此可见，闭环控制主要以控制系统的设计思想为导向，主要目标是使期望值与输出值尽量接近，这也是闭环控制的理论基础。

2 虚拟仿真下的三闭环结构

2.1 系统结构分析

由于网络数据的传输过程存在一定的延迟，导致操作者在操控时具有一定的滞后性。因此，操作者在工作中参考的理论参数与实际参数有一定的差异，这对决策的有效性和合理性造成了一定的影响。在此情况下，操作者可基于仿真模型的控制参数创建虚拟操作环境。在虚拟环境中，操控者对虚拟控制对象的控制能实现零延迟，且在操控过程中可通过互联网不间断地将虚拟控制对象的r（k-1）、r（k）和r（k+1）等控制信号传输至实际控制对象，并持续收集y（k-1）、y（k）、y（k+1）等控制信号。此外，还应采用缓冲技术确保网络数据传输的持续性，从而实现对实际控制对象的闭环控制。具体如图1所示。

图1 虚拟仿真环境的构造

2.2 虚拟仿真环境下的三闭环控制

在远程控制中，为了解决数据传输有延迟的问题，需要应用仿真概念技术。因此，本文提出了在虚拟仿真环境下的三闭环远程控制系统，并基于被控制端和控制端构成了相对独立的闭环结构。在该结构中，主要包括虚拟研究对象、实际控制对象等，其共同构成了大闭环数据传输系统，即“死环”类型的闭环结构。该结构的两端会受到独立运行结构的影响，且在实际运行中，各种数据都会在闭环结构中传输。此外，该结构基于“数据比较”和“远程控制者”程序，可处理通信信息，从而可确保三闭环远程控制系统的实时更新；部分处理模块具有事件延迟功能，能依据“死环”两端的数据变化模拟、修改控制对象的参数。

在操作系统时，操控者应有效判断系统的运行状态，掌握各种基础指令，并借助Excel存储指令，从而优化操控行为，提高操控的合理性。由此可见，虚拟仿真环境下的三闭环控制结构中最重要的内容是解决虚拟闭环系统的延时问题，从而精准计算系统参数，最终实现对数据的有效处理。此外，为了进一步提升三闭环远程控制系统的性能，操作者应构建合理的控制模型，从而确保三闭环远程控制系统的真实性；按照运行要求管理“死环”两端的闭环，并实时修改模块的参数，最终实现对模块运行状态的合理调整；三闭环远程控制系统在运行过程中生成的信息会发生变化，因此，应以“死环”结构收集的数据为标准，从而确保三闭环远程控制系统的合理性。

2.3 仿真与建模

直流无刷电机虚拟仿真系统如图2所示。

图2 直流无刷电机虚拟仿真系统

为了确定网络传输过程中的延时性，需要判断“死环”结构对网络环境的影响。假设实际控制对象与虚拟控制对象没有差别、输入的函数为阶段性函数，则在延迟过程中的Delay为0 s，Delay1为0.1 s，且系统发出的控制指令可直接作用于被控制对象。此外，在解读Delay的数值时，数据的传输速度较快，延迟0.05 s后延迟消失，且数据的传输速度会随着时间的推移进一步加快。

3 结束语

本文对虚拟仿真技术的应用进行了详细探讨。相关的工作人员在具体分析过程中，必须详细了解仿真技术的要点，并在全面掌握仿真流程的基础上，合理应用网络闭环控制。

参考文献

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[3]袁占平，王祝萍，陈启军.虚拟控制系数未知的非完整系统的自适应神经网络控制[J].控制理论与应用，2011（02）.

〔编辑：张思楠〕