第5章 控制网络技术.ppt

第5章控制网络技术
控制网络的概念
控制网络与信息网络
控制网络的体系结构
计算机控制网络系统实现模式
控制网络与信息网络的互联
计算机控制
控制领域新的问题、需求与挑战
控制规模的扩张
控制区域地理分布广泛
集中管理和分布操作的需求
控制对象、算法复杂
“维数灾”……
解决思路一:分解-联系-协调
分解(底层)
对于复杂大系统,沿地理位置或控制任务进行子系统(局部控制器)分解
对于高维大系统分解成若干低维子系统,先分别进行优化,通过协调实现大系统最优控制
联系(通信)
各子系统间具有联系,通过通信子网将各局部控制器联系起来
协调(上层)
设置上位计算机进行协调控制,实现大系统意义上的总体目标最优,及系统集成
例如:
分解层(底层)
联系层(通信子网)
协调层(上层)
上位机
控制系统各分离的部分按照
计算机网络的构架来设计和集成
分解-联系-协调策略——分解原则
按地理位置的分布情况进行分解;
按工艺流程进行分解;
按已有的控制经验、算法进行分解;
按获得的数学模型进行分解……
局部控制器
承担分解得到的
子系统控制任务
分解-联系-协调策略——协调控制原理
关联(耦合)
各子系统之间的关联客观存在
协调控制器
在各子系统局部最优化的基础上,建立协调控制器,对各子系统进行协调,实现整个大系统最优化
解决思路二:分层递阶智能模型
决策层
组织级
管理层
协调级
执行层
过程级
复杂对象
自顶向下
自底向上
分层递阶智能控制模型
仿人控制的一类系统模型
从功能上模拟人的智能决策行为
并从结构上仿效这一行为的执行过程。
优势与特性
较好地解决跨地域,信息测控点分布面广、分散,信息类型种类多,采集方式复杂,信息准确度和实时性要求高等问题。
例如:
灌区水资源管理自动化系统
解决方案:构建控制网络
控制网络基本概念
(work) or work
源于计算机网络技术,处于信息网络的底层
数据通信以引发物质或能量的运动为目的
特别强调可靠性与实时性
支撑学科与技术
控制理论
电子、电气
计算机
网络通信
控制网络的特性
高实时性,时间确定性;
多为短帧信息,信息交换频繁
通信协议简单实用,工作效率高
容错,可靠性、安全性;
结构具有高度分散性
可扩展性
同层间易于扩展
与信息网络之间有高效的通信,易于实现与上层网络的集成;
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