Автор: Ермолинский А.А., Гордиенко О.В., Казакова Е.И.
Источник: Прогрессивные направления развития машиноприборостроения, транспорта и экологии. Материалы международной научно – технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Севастополь, 20-23 мая 2013 г. – 233с.
Ермолинский А.А., Гордиенко О.В., Казакова Е.И. Оптимизация работы сетевых систем управления. Рассмотрены сетевые системы управления. Приведены особенности проектирования сетевых систем управления и передачи информации.
Сети получают все больше внимания в последние годы из-за популяризации и преимущества использования сетевых кабелей в системах управления. Системы, в которых обратная связь осуществляется через сети реального времени, часто называют сетевыми системами управления (ССУ). Элементы системы, как правило, пространственно изолированны друг от друга, работают в асинхронном режиме и общаются на большой площади с помощью проводной и беспроводной связи. К преимуществам ССУ относят низкую стоимость, высокую надежность, уменьшения количества проводов, простоту в обслуживании и т.п. Типичные примеры: распределённые промышленные САУ / АСУ, интеллектуальные транспортные системы, спутниковые кластеры и группоые маневры, массивы мобильных датчиков, несколько автономных мобильных роботов, гибкие децентрализованные производственные системы большого масштаба, организация полета группы беспилотных летательных аппаратов, многоатлетные системы, продвинутые сети летательных и космических аппаратов и т.д. Однако, включение сетей связи в контур управления, усложняет применение результатов стандартного анализа и проектирования ССУ, потому что многие идеализированные предположения, сделанные при применении классической теории управления, не могут быть применены к ССУ непосредственно. Одним из ключевых вопросов, возникающих при применении ССУ являются надежные каналы передачи из-за ограниченой полосы пропускания и большого количество данных, передаваемых по одному каналу. Данные пакета часто отбрасываются при обмене данными между устройствами, такими как датчики, приводы и контроллеры, и это может привести к снижению в производительности и дестабилизации системы. Так как сеть связанна с системами управления, задержки вызванные сетью всегда присущи ССУ и при этом всегда влияет на её работу. На данные момент были предложены различные методики для решения проблемы сетевых задержек. Метод дополненного вектора пространства состояний предложен для управления линейной системой через сеть с периодическими задержками.
Поскольку потеря пакетов данных может потенциально являться причиной нестабильности и плохой работы ССУ, предметом данной статьи является стабилизация такой ССУ. ССУ с пакетной передачей данных и потерей пакетов моделируются как линейные системы с изменяющейся во времени входной задержкой, которая в некоторых случаях может быть быстро изменяющейся во времени Если рассматривать передачу отдельного пакета, в случае, когда все данные с датчиков объединены вместе в один пакет и передаются одновременно, то привод и датчик, используемый для измерения вывода процесса, соединены через канал связи с конечной пропускной способностью, что является общим для нескольких ССУ.
Потеря пакетов в ССУ неизбежна из-за ограниченной полосы пропускания и нескольких ССУ, конкурирующих за одинм сетевой канал. Когда происходит коллизиця пакетов, может быть выгоднее отказаться от старых пакетов и передавать новые, чем пытаться передать их повторно. Можно получить результаты, которые могут быть применены к ССУ без потери пакетов для уменьшения требований к пропускной способности сети и нахождения максимально допустимой задержки между обновлением состояния. Это имеет практическое значение в инженерных приложениях.