[发明专利]无线网络控制系统联合仿真方法

说明书

本发明揭示了一种无线网络控制系统联合仿真方法，将网络仿真软件OPNET与系统仿真软件MATLAB相结合，设计出基于OPNET与Simulink的WNCS联合仿真系统。同时为了能够更加精确地模拟真实的网络环境，又在搭建的联合仿真系统中加入了MANET（移动自组网）路由协议，设计出基于MANET的WNCS的联合仿真方法，从而实现了在网络协议框架下对控制系统和网络环境的联合仿真。本方法不但能够真实地模拟整个WNCS的特性，为WNCS的理论成果提供强大的验证平台，还具有良好的扩展性，利用该平台不仅能对不同类型的WNCS进行仿真，还可以根据用户自身需要，对平台进行一定的修改和调整以实现WNCS联合仿真与其他网络协议的结合。

技术领域

本发明属于网络系统仿真技术领域，涉及一种仿真方法，尤其涉及一种无线网络控制系统联合仿真方法。

背景技术

目前国内外学者所建立的无线网络控制系统仿真方法大致可分为两类。第一类是对常用仿真软件的扩展，一般有两种方法：一是在控制系统仿真软件中添加网络模块来实现对网络环境的模拟，另一种是通过在网络模型中定义节点的数学模型和控制算法以实现对控制系统的仿真。

基于常用仿真软件扩展得到的仿真工具虽然可以同时实现对控制系统和网络环境的的实时仿真，但适用范围受到很大的约束。主要原因包括：添加的网络模块功能有限，对规模庞大、结构复杂的控制系统进行详细定义比较困难等。

目前开发的联合仿真平台大多没有考虑网络协议，且无法对大型系统进行仿真。这些仿真平台中的节点模型一般都是固定的，节点间按照预先设定的发送路径进行点对点的数据传输，无法满足无线网络节点对移动性的需求，也无法使控制系统按照路由协议传输数据。考虑的控制系统大多结构简单，一般由单个被控对象和单个控制器组成，不具备对大型系统进行仿真的能力。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的网络控制系统仿真方法，以便克服现有网络控制系统仿真方法存在的上述部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种无线网络控制系统联合仿真方法，可真实地模拟整个WNCS的特性，为WNCS的理论成果提供强大的验证平台，还具有良好的扩展性。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种无线网络控制系统联合仿真方法，所述联合仿真方法包括：

步骤S1、通过对需要仿真的通信网络的通信协议、通信设备、子网设备、通信节点和子网数量进行分析并构建相应的OPNET(网络仿真技术软件包)模型的进程模型、节点模型和网络模型，以及各模型和网络协议的参数设置；步骤S1包括：

步骤S11、选择动态源路由协议DSR作为所有移动节点的路由协议，通过对协议模型中位于应用层的数据源模块进行修改来配合联合仿真；

步骤S12、对OPNET Modeler提供的拥有相关协议的节点模型做一定的修改来实现自己的仿真目的；

步骤S13、采用OPNET协议库提供的MANET库节点manet_station_adv作为协议模型，通过对协议模型中位于应用层的数据源模块进行修改来配合联合仿真，从而实现OPNET/Simulink联合仿真与MANET路由协议的结合；

步骤S14、在发送数据包时携带接口控制信息ICI，ICI是动态的仿真实体，在进程执行的过程中根据需要创建和销毁；使用核心函数op_ici_create()创建一个ICI，并返回一个ICI的指针，这个指针被用来作为该ICI的引用；一个新创建的ICI并不包含任何信息，必须通过核心函数来添加各属性，核心函数包括op_ici_attr_set(),op_ici_attr_set_ptr()；