Síťový řídicí systém - Networked control system

A Síťový řídicí systém (NCS) je kontrolní systém přičemž řídicí smyčky jsou uzavřeny komunikací síť. Charakteristickým rysem NCS je, že řídicí a zpětnovazební signály jsou vyměňovány mezi komponentami systému ve formě informačních balíčků prostřednictvím sítě.

Přehled

Funkčnost typického NCS je stanovena použitím čtyř základních prvků:

  1. Senzory, získat informace,
  2. Řadiče, poskytovat rozhodnutí a příkazy,
  3. Pohony, k provedení řídicích příkazů a
  4. Komunikační síť, umožňující výměnu informací.

Nejdůležitější vlastností NCS je, že propojuje kyberprostor s fyzickým prostorem a umožňuje provádění několika úkolů na velkou vzdálenost. NCS navíc eliminují zbytečné zapojení, což snižuje složitost a celkové náklady na návrh a implementaci řídicích systémů. Lze je také snadno upravit nebo upgradovat přidáním senzorů, akčních členů a ovladačů k nim s relativně nízkými náklady a bez zásadních změn v jejich struktuře. Kromě toho, díky efektivnímu sdílení dat mezi svými řadiči, jsou NCS schopny snadno spojit globální informace k inteligentnímu rozhodování ve velkých fyzických prostorech.

Jejich potenciální aplikace jsou četné a pokrývají širokou škálu průmyslových odvětví, jako je průzkum vesmíru a terestrií, přístup v nebezpečných prostředích, automatizace továren, vzdálená diagnostika a řešení problémů, experimentální zařízení, domácí roboti, letadla, automobily, monitorování výrobních závodů, pečovatelské domy tele-operace. I když potenciálních aplikací NCS je mnoho, osvědčených aplikací je málo a skutečnou příležitostí v oblasti NCS je vývoj aplikací v reálném světě, které realizují potenciál této oblasti.

Druhy komunikačních sítí

Problémy a řešení

Koncept iSpace

Příchod a rozvoj internetu v kombinaci s výhodami poskytovanými NCS přilákaly zájem výzkumných pracovníků z celého světa. Spolu s výhodami se objevilo také několik výzev, které vedly k mnoha důležitým výzkumným tématům. Nové strategie řízení, kinematika akčních členů v systémech, spolehlivost a bezpečnost komunikace, přidělování šířky pásma, vývoj protokolů datové komunikace, odpovídající detekce poruchy a tolerantní k chybám strategie řízení, sběr informací v reálném čase a efektivní zpracování dat ze senzorů jsou některá z relativních témat, která jsou podrobně studována.

Vložení komunikační sítě do zpětné vazby kontrolní smyčka dělá analýzu a návrh NCS komplexem, protože přináší další časová zpoždění v regulačních smyčkách nebo možnost ztráty balíčků. V závislosti na aplikaci by časová zpoždění mohla způsobit vážné zhoršení výkonu systému.

Aby se zmírnil účinek časového zpoždění, Y. Tipsuwan a M-Y. Chow v laboratoři ADAC na North Carolina State University navrhl Získejte Middleware plánovače (GSM) a aplikoval ji na iSpace. S. Munir a W. J. Book (Georgia Institute of Technology) použili a Smithův prediktor, a Kalmanův filtr a energetický regulátor k provádění teleoperace přes internet.[1][2]

K.C. Lee, S. Lee a H.H. Lee použili a genetický algoritmus navrhnout řadič používaný v NCS. Mnoho dalších výzkumníků poskytlo řešení využívající koncepty z několika oblastí řízení, jako je robustní řízení, optimální stochastická kontrola, prediktivní řízení modelu, fuzzy logika atd.

Nejdůležitějším a nejdůležitějším problémem kolem návrhu distribuovaných NCS s postupně se zvyšující složitostí je splnění požadavků na spolehlivost a spolehlivost systému při zaručení vysokého výkonu systému v širokém provozním rozsahu. Díky tomu je stále více pozornosti věnováno technikám detekce a diagnostiky poruch na síti, které jsou nezbytné pro sledování výkonu systému.

Reference

  1. ^ Laboratoř ADAC
  2. ^ iSpace

Další čtení

  • D. Hristu-Varsakelis a W. S. Levine (ed.): Handbook of Networked and Embedded Control Systems, 2005. ISBN  0-8176-3239-5.
  • Hespanha, J. P .; Naghshtabrizi, P .; Xu, Y. (2007). "Průzkum nedávných výsledků v síťových řídicích systémech". Sborník IEEE. 95 (1): 138–162. CiteSeerX  10.1.1.112.3798. doi:10.1109 / JPROC.2006.887288. S2CID  5660618.
  • Quevedo, D. E.; Nesic, D. (2012). „Robustní stabilita paketizovaného prediktivního řízení nelineárních systémů s poruchami a markovskými ztrátami paketů“ (PDF). Automatika. 48 (8): 1803–1811. doi:10.1016 / j.automatica.2012.05.046.
  • Pin, G .; Parisini, T. (2011). „Síťové prediktivní řízení nejistých omezených nelineárních systémů: rekurzivní proveditelnost a analýza stability mezi vstupy a stavem“. Transakce IEEE na automatickém ovládání. 56 (1): 72–87. doi:10.1109 / TAC.2010.2051091. hdl:10044/1/15547. S2CID  14365396.
  • S. Tatikonda, Řízení v rámci komunikačních omezení, disertační práce MIT Ph.D, 2000. http://dspace.mit.edu/bitstream/1721.1/16755/1/48245028.pdf
  • O. Imer, Optimální odhad a řízení v rámci omezení komunikační sítě, UIUC Ph.D. disertační práce, 2005. http://decision.csl.uiuc.edu/~imer/phdsmallfont.pdf[trvalý mrtvý odkaz ]
  • Y. Q. Wang, H. Ye a G. Z. Wang. Detekce chyb NCS na základě vlastního složení, adaptivního vyhodnocení a adaptivního prahu. International Journal of Control, sv. 80, č. 12, s. 1903–1911, 2007.
  • M. Mesbahi a M. Egerstedt. Grafické teoretické metody v multiagentních sítích, Princeton University Press, 2010. ISBN  978-1-4008-3535-5. https://sites.google.com/site/mesbahiegerstedt/home
  • Martins, N. C .; Dahleh, M. A .; Elia, N. (2006). "Stabilizace zpětné vazby nejistých systémů za přítomnosti přímého spojení". Transakce IEEE na automatickém ovládání. 51 (3): 438–447. doi:10.1109 / tac.2006.871940. S2CID  620399.
  • Mahajan, A .; Martins, N. C .; Rotkowitz, M. C .; Yuksel, S. "Informační struktury v optimálním decentralizovaném řízení". Sborník z konference IEEE o rozhodování a kontrole. 2012: 1291–1306.
  • Dong, J .; Kim, J. (2012). „Metoda zpětné vazby výstupu založená na Markovově řetězci pro stabilizaci síťových řídicích systémů s náhodným časovým zpožděním a ztrátami paketů“. International Journal of Control, Automation, and Systems. 10 (5): 1013–1022. doi:10.1007 / s12555-012-0519-x. S2CID  16994214.

externí odkazy