Сетевая система управления - Networked control system

А Сетевая система управления (NCS) это система контроля при этом контуры управления замыкаются посредством связи сеть. Определяющей особенностью NCS является то, что сигналы управления и обратной связи обмениваются между компонентами системы в форме информационных пакетов через сеть.

Обзор

Функциональность типовой NCS определяется использованием четырех основных элементов:

  1. Датчики, чтобы получить информацию,
  2. Контроллеры, чтобы обеспечить решение и команды,
  3. Приводы, для выполнения команд управления и
  4. Сеть связи, чтобы обеспечить обмен информацией.

Наиболее важной особенностью NCS является то, что она соединяет киберпространство с физическим пространством, позволяя выполнять несколько задач на большом расстоянии. Кроме того, NCS исключают ненужную проводку, снижая сложность и общие затраты на проектирование и внедрение систем управления. Их также можно легко модифицировать или модернизировать, добавляя к ним датчики, исполнительные механизмы и контроллеры с относительно низкой стоимостью и без существенных изменений в их структуре. Кроме того, благодаря эффективному обмену данными между своими контроллерами, NCS могут легко объединять глобальную информацию для принятия интеллектуальных решений в больших физических пространствах.

Их потенциальные применения многочисленны и охватывают широкий спектр отраслей, таких как космические и наземные исследования, доступ в опасных средах, автоматизация производства, удаленная диагностика и устранение неисправностей, экспериментальные объекты, бытовые роботы, самолеты, автомобили, мониторинг производственных предприятий, дома престарелых и телеоперации. В то время как потенциальные приложения NCS многочисленны, проверенных приложений немного, и реальная возможность в области NCS заключается в разработке реальных приложений, которые реализуют потенциал этой области.

Типы сетей связи

Проблемы и решения

Концепция iSpace

Появление и развитие Интернета в сочетании с преимуществами NCS привлекли интерес исследователей по всему миру. Наряду с преимуществами возникло несколько проблем, которые привели к возникновению многих важных исследовательских тем. Новые стратегии управления, кинематика исполнительных механизмов в системах, надежность и безопасность связи, распределение полосы пропускания, разработка протоколов передачи данных, соответствующие обнаружение неисправности и отказоустойчивой стратегии управления, сбор информации в реальном времени и эффективная обработка данных датчиков - вот некоторые из относительных тем, изучаемых глубоко.

Вставка сети связи в обратную связь контур управления выполняет анализ и проектирование комплекса NCS, поскольку накладывает дополнительные временные задержки в контурах управления или возможность потери пакетов. В зависимости от приложения задержки по времени могут серьезно ухудшить производительность системы.

Чтобы смягчить эффект задержки времени, Y. Tipsuwan и M-Y. Чоу из лаборатории ADAC в Университете штата Северная Каролина предложил ПО промежуточного слоя Gain Scheduler (GSM) и применил ее в iSpace. S. Munir и W.J. Book (Технологический институт Джорджии) использовали Предсказатель Смита, а Фильтр Калмана и регулятор энергии для выполнения дистанционных операций через Интернет.[1][2]

K.C. Ли, С. Ли и Х. Х. Ли использовали генетический алгоритм для разработки контроллера, используемого в NCS. Многие другие исследователи предложили решения, используя концепции из нескольких областей управления, таких как надежное управление, оптимальное стохастический контроль, прогнозирующий контроль модели, нечеткая логика и т. д.

Более того, наиболее критичным и важным вопросом, связанным с проектированием распределенных NCS с последовательно возрастающей сложностью, является выполнение требований к надежности и надежности системы, гарантируя при этом высокую производительность системы в широком рабочем диапазоне. Это заставляет уделять все больше внимания сетевым методам обнаружения и диагностики неисправностей, которые необходимы для мониторинга производительности системы.

Рекомендации

  1. ^ Лаборатория ADAC
  2. ^ iSpace

дальнейшее чтение

  • Д. Христу-Варсакелис и В. С. Левин (ред.): Справочник по сетевым и встроенным системам управления, 2005. ISBN  0-8176-3239-5.
  • Hespanha, J. P .; Naghshtabrizi, P .; Сюй, Ю. (2007). «Обзор последних результатов в сетевых системах управления». Труды IEEE. 95 (1): 138–162. CiteSeerX  10.1.1.112.3798. Дои:10.1109 / JPROC.2006.887288. S2CID  5660618.
  • Quevedo, D.E .; Несич, Д. (2012). «Робастная устойчивость пакетного прогнозирующего управления нелинейными системами с возмущениями и марковскими потерями пакетов» (PDF). Automatica. 48 (8): 1803–1811. Дои:10.1016 / j.automatica.2012.05.046.
  • Пинг.; Паризини, Т. (2011). «Сетевое прогнозирование управления неопределенными нелинейными системами с ограничениями: рекурсивная выполнимость и анализ устойчивости между входами и состояниями». IEEE Transactions по автоматическому контролю. 56 (1): 72–87. Дои:10.1109 / TAC.2010.2051091. HDL:10044/1/15547. S2CID  14365396.
  • С. Татиконда, Управление в условиях коммуникационных ограничений, докторская диссертация Массачусетского технологического института, 2000. http://dspace.mit.edu/bitstream/1721.1/16755/1/48245028.pdf
  • О. Имер, Оптимальное оценивание и управление в условиях ограничений сети связи, UIUC Ph.D. диссертация, 2005. http://decision.csl.uiuc.edu/~imer/phdsmallfont.pdf[постоянная мертвая ссылка ]
  • Y. Q. Wang, H. Ye и G. Z. Wang. Обнаружение неисправностей NCS на основе собственного разложения, адаптивной оценки и адаптивного порога. Международный журнал контроля, т. 80, нет. 12. С. 1903–1911, 2007.
  • М. Месбахи и М. Эгерштедт. Методы теории графов в многоагентных сетях, Princeton University Press, 2010. ISBN  978-1-4008-3535-5. https://sites.google.com/site/mesbahiegerstedt/home
  • Martins, N.C .; Dahleh, M. A .; Элиа, Н. (2006). «Стабилизация обратной связи неопределенных систем при наличии прямой связи». IEEE Transactions по автоматическому контролю. 51 (3): 438–447. Дои:10.1109 / tac.2006.871940. S2CID  620399.
  • Махаджан, А .; Martins, N.C .; Rotkowitz, M.C .; Юксель, С. "Информационные структуры в оптимальном децентрализованном управлении". Материалы конференции IEEE по принятию решений и контролю. 2012: 1291–1306.
  • Dong, J .; Ким, Дж. (2012). "Метод обратной связи по выходу на основе цепей Маркова для стабилизации сетевых систем управления со случайными временными задержками и потерями пакетов". Международный журнал управления, автоматизации и систем. 10 (5): 1013–1022. Дои:10.1007 / s12555-012-0519-х. S2CID  16994214.

внешняя ссылка