基于调度的网络化控制系统
时间:2023-02-19 04:23:55 下载该word文档
基于调度的网络化控制系统摘要:网络化控制系统NCSs(NetworkedControlSystems是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。本文分析了网络控制系统的特点,网络时延与控制系统性能间的关系,分类介绍了当前网络化控制系统的研究方法、分析角度及策略。关键词:网络化控制系统;网络时延;调度NetworkedControlSystemsbasedonSchedulingAbstract:TheNCSs(NetworkedControlSystemsisanetwork-baseddistributedcontrolsystemwithstrongreal-timeperformance.Inthispaper,thecharacteristicsoftheNCSsareintroducedandtherelationshipbetweenthenetwork-induceddelayandthecontrolsystemperformanceisdiscussed.Recentnetworkedcontroltechniquesandstrategiesarepresentedandtheirstate-of-artsarediscussedseparately.Keywords:networkedcontrolsystems;network-induceddelay;scheduling1引言网络化控制系统是基于网络的分布式控制系统,系统通过网络构成[1]控制回路,通常包括多个子控制系统,图1为网络化控制系统的结构框图。网络控制系统利用串行通信网络在分布化的设备之间进行信息和控制信号的传输,目前普遍应用的现场总线与工业以太网构成的系统都属于网络化控制系统。>>>>>控制对象监控器执行器其它信号网络控制器传感器其它信号控制闭环i...控制闭环N网络时延网络时延
图1NCSs的系统结构图网络化控制系统具有严格的实时性要求,要求控制任务的信息传递必须在一定的通信时间内完成,网络是信息传输的通道,对于网络通道而言,每次只能够在网络中传输一种设备的信息,如控制系统中的传感器信息、控制器输出命令等,由于网络带宽的限制以及系统对传输时间的截止期要求,系统的实时性能将会受到影响,因此网络控制系统的性能不仅取决于常规控制系统的控制算法设计,而且取决于共有通信网络资源的调度,所以要对系统中各个节点进行传输分配。目前网络化控制系统的研究往往将网络通信调度与系统控制分开进行,而对于网络控制系统而言这两者又是一个整体,必须同时考虑,才能得到理想的控制性能与高的网络利用率。将调度方法与系统控制结[2,3]合起来进行研究是一个较新的研究领域,有关这方面研究才刚刚起步。本文首先分析网络化控制系统的特点,网络时延与控制系统性能间的关系,而后介绍当前网络化控制系统的研究方法、分析的角度及策略,最后对当前的研究现状进行了分析和评述。2网络化控制系统的特点NCSs是网络技术与工业应用相结合的产物,是计算机控制系统更深[4,5]层次的发展。与分层控制系统相比,具有如下特点:(1NCSs支持总线型、星型和树型等多种拓扑结构,其结构层次少,而且系统更加稳定;(2分层控制系统的控制功能由中央控制器完成,其它设备只是信号的提供者和执行者,不具有直接控制功能;而NCSs的各节点都是智能体,具有计算、分析、处理和通信能力,既可实现分散的局部控制又可通过网络通信完成各节点间的协调。3网络时延与控制性能间的关系网络控制系统中时延的位臵分布如图2所示。>>>>>c执行器控制对象网络控制器传感器scascc图2NCSs时延分布
图中采样计算时延为s,传感器到控制器的时延为sc,控制器执行运算产生的时延c,控制器到执行器的时延ca,执行器计算时延a;这样,整个控制回路总的时延可以表示为kksksc