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6-1 結論

本研究針對以 IEEE 802.11 無線網路為傳輸媒介的網路控制系統,透過延 遲時間、資料遺失率與系統控制效能的一系列實驗,發現資料遺失對控制效能 的影響以及外在網路環境對系統的影響,藉此提出以時間觸發作為網路傳輸觸 發依據的閉迴路網路控制系統,具有估測遺失輸出回授資料封包與監控網路流 量以調整取樣頻率的機制,透過模擬以及在網路控制平台,實際驅動馬達來進 行驗證,以下歸納出幾點結論:

1. 探討網路延遲時間、資料遺失率與取樣週期的關係,找出最佳取樣週 期

本研究歸納實驗結果,得到隨著取樣週期的增加,資料遺失率會 下降,而網路延遲時間會遞減且收斂到一定值,而該定值為網路控制 系統的最佳取樣週期,在本實驗環境的最佳取樣週期約在 20ms。取樣 週期小於 20ms,延遲時間、資料遺失率大幅上升,控制效能大幅下降 進而不穩定。

2. 建立時間觸發的閉迴路網路控制系統,以輸出回授估測處理遺失導致 低控制效能問題

本研究針對需要高精確度的網路控制系統,如運動控制,採用時 間觸發,相較於事件觸發,具有閉迴路即時控制的優點。針對使用的 網路環境為高時間延遲的無線網路如 IEEE802.11 會有高資料遺失率 的問題,提出在輸出回授端加入估測器來即時估測未能接收到的資料,

藉此降低輸出誤差。從實驗中驗證,加入回授估測補償後,取樣週期 等於 20ms 時,控制效能可提升約 30.1%,而在網路壅塞時,以 SDQ

估測可降低輸出誤差約 53.9%。在取樣週期等於 5ms 時,雖然延遲時 間、資料遺失率大幅上升,仍可以保持系統穩定,增加系統可穩定的 取樣週期至 5ms。

3. 建立監控網路流量以調整取樣頻率的機制,避免網路環境壅塞產生過 大的資料遺失率。

本研究針對易受外在網路環境影響的無線網路控制系統,提出監 控網路流量以調整取樣頻率的機制,藉此降低當高網路負載時所急劇 增加的資料遺失率以及輸出誤差,同時再整合前面所做的回授估測以 提升控制效能與穩定度。模擬驗證當高網路負載,固定取樣頻率 50Hz 時的資料遺失率為 35.82%,加入監控網路流量調整取樣頻率的架構後,

其資料遺失率為 15.48%,降低 56.8%,而網路壅塞時,相較固定取樣 週期為 20ms,輸出誤差降低 67.7%,未加此機制的系統會不穩定,而 加入此機制的系統會穩定,在網路環境壅塞的情形下顯示此架構可有 效改善資料遺失率、控制效能與容忍網路環境的穩健性。

6-2 未來發展

1. 本文根據目前所使用的無線網路特性,選擇 20ms 作為取樣週期,無 須考慮同步問題,倘若使用傳輸速度更快、頻寬更大的網路,取樣週 期可選擇更低,以提高控制精度,但須讓 client 端與 DSP 端同步控制。

2. 本文目前的切換機制較為簡單,未來可以設計更良好的切換機制,甚 至朝向自動調整取樣週期的目的來著手。

3. 本文目前實驗在馬達負載的情況仍是空載實驗,未來可以加入負載,

對具有負載的馬達透過網路加以控制,可能需要一些額外的控制架構 作補償。

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