Ağa bağlı kontrol sistemi - Networked control system
Bir Ağ Kontrol Sistemi ( NCS ) a, kontrol sistemi, kontrol devreleri, bir iletişim yoluyla kapatılır, burada ağ . Bir NCS'nin tanımlayıcı özelliği, kontrol ve geri besleme sinyallerinin, bir ağ aracılığıyla bilgi paketleri biçiminde sistem bileşenleri arasında değiş tokuş edilmesidir.
genel bakış
Tipik bir NCS'nin işlevselliği, dört temel öğenin kullanılmasıyla sağlanır:
- Sensörler , bilgi almak için,
- Kontrolörler , karar verme ve komut verme,
- Aktüatörler , kontrol komutlarını gerçekleştirmek ve
- Bilgi alışverişini sağlamak için iletişim ağı .
Bir NCS'nin en önemli özelliği, siber uzayı fiziksel alana bağlayarak çeşitli görevlerin uzak mesafeden yürütülmesini sağlamasıdır. Ek olarak, NCS'ler, kontrol sistemlerinin tasarlanması ve uygulanmasındaki karmaşıklığı ve genel maliyeti azaltan gereksiz kablolamayı ortadan kaldırır. Ayrıca, nispeten düşük maliyetle ve yapılarında büyük bir değişiklik olmadan sensörler, aktüatörler ve kontrolörler eklenerek kolayca değiştirilebilir veya yükseltilebilirler. Ayrıca, kontrolörleri arasında verimli veri paylaşımına sahip olan NCS'ler, geniş fiziksel alanlar üzerinde akıllı kararlar almak için küresel bilgileri kolayca birleştirebilir.
Potansiyel uygulamaları sayısızdır ve uzay ve karasal keşif, tehlikeli ortamlara erişim, fabrika otomasyonu, uzaktan teşhis ve sorun giderme, deney tesisleri, ev robotları, uçak, otomobil, üretim tesisi izleme, bakım evleri gibi çok çeşitli endüstrileri kapsar. tele-operasyonlar. NCS'lerin potansiyel uygulamaları sayısız olmakla birlikte, kanıtlanmış uygulamalar azdır ve NCS'ler alanındaki gerçek fırsat, bölgenin potansiyelini fark eden gerçek dünya uygulamaları geliştirmektir.
İletişim ağlarının türleri
- Fieldbus'lar , örneğin CAN, LON vb.
- IP/ Ethernet
- Kablosuz ağlar, örneğin Bluetooth , ZigBee veya Z-Wave . Terimi Kablosuz Ağa Kontrol Sistemi (WNCS) sıklıkla bu bağlamda kullanılır.
Sorunlar ve çözümler
İnternetin ortaya çıkışı ve gelişimi, NCS tarafından sağlanan avantajlarla birleştiğinde dünya çapındaki araştırmacıların ilgisini çekti. Avantajların yanı sıra, birçok önemli araştırma konusuna yol açan çeşitli zorluklar da ortaya çıktı. Yeni kontrol stratejileri, sistemlerdeki aktüatörlerin kinematiği, iletişimin güvenilirliği ve güvenliği, bant genişliği tahsisi, veri iletişim protokollerinin geliştirilmesi, ilgili arıza tespiti ve arızaya dayanıklı kontrol stratejileri, gerçek zamanlı bilgi toplama ve sensör verilerinin verimli işlenmesi bunlardan bazılarıdır. derinlemesine incelenen göreceli konular.
İletişim ağının geri besleme kontrol döngüsüne eklenmesi, kontrol döngülerinde ek zaman gecikmeleri veya paket kaybı olasılığı getirdiğinden, bir NCS'nin analizini ve tasarımını karmaşık hale getirir. Uygulamaya bağlı olarak, zaman gecikmeleri sistem performansında ciddi bozulmalara neden olabilir.
Zaman gecikmesi etkisini hafifletmek için Y. Tipsuwan ve MY. North Carolina State Üniversitesi'ndeki ADAC Laboratuarında Chow, Kazanç Zamanlayıcı Orta Katman (GSM) metodolojisini önerdi ve bunu iSpace'de uyguladı. S. Munir ve WJ Book (Georgia Teknoloji Enstitüsü) , İnternet üzerinden teleoperasyon gerçekleştirmek için bir Smith tahmincisi , bir Kalman filtresi ve bir enerji düzenleyici kullandı.
KC Lee, S. Lee ve HH Lee , bir NCS'de kullanılan bir denetleyici tasarlamak için genetik bir algoritma kullandı. Diğer birçok araştırmacı, sağlam kontrol, optimal stokastik kontrol , model öngörücü kontrol, bulanık mantık vb. gibi çeşitli kontrol alanlarından kavramları kullanarak çözümler sağlamıştır .
Ayrıca, art arda artan karmaşıklığa sahip dağıtılmış NCS'lerin tasarımını çevreleyen en kritik ve önemli konu, geniş bir çalışma aralığında yüksek bir sistem performansını garanti ederken sistem güvenilirliği ve güvenilirliği konusundaki gereksinimleri karşılamaktır. Bu, sistem performansını izlemek için gerekli olan ağ tabanlı arıza tespit ve teşhis tekniklerinin giderek daha fazla ilgi görmesini sağlar.
Referanslar
daha fazla okuma
- D. Hristu-Varsakelis ve WS Levine (Ed.): Ağa Bağlı ve Gömülü Kontrol Sistemleri El Kitabı, 2005. ISBN 0-8176-3239-5 .
- Hespanha, JP; Naghshtabrizi, P.; Xu, Y. (2007). "Ağa Bağlı Kontrol Sistemlerinde Son Sonuçlara İlişkin Bir Araştırma". IEEE Bildirileri . 95 (1): 138-162. CiteSeerX 10.1.1.112.3798 . doi : 10.1109/JPROC.2006.887288 . S2CID 5660618 .
- Quevedo, DE; Nesiç, D. (2012). "Doğrusal olmayan sistemlerin bozulmalar ve Markov paket kayıpları ile paketlenmiş tahmini kontrolünün sağlam kararlılığı" (PDF) . Automatica . 48 (8): 1803–1811. doi : 10.1016/j.automatica.2012.05.046 . hdl : 1959.13/933538 .
- Pim, G.; Parisini, T. (2011). "Belirsiz Kısıtlı Doğrusal Olmayan Sistemlerin Ağa Bağlı Öngörülü Kontrolü: Özyinelemeli Fizibilite ve Girdi-Durum Kararlılık Analizi". Otomatik Kontrolde IEEE İşlemleri . 56 (1): 72-87. doi : 10.1109/TAC.2010.2051091 . hdl : 10044/1/15547 . S2CID 14365396 .
- S. Tatikonda, İletişim kısıtlamaları altında kontrol, MIT Doktora tezi, 2000. http://dspace.mit.edu/bitstream/1721.1/16755/1/48245028.pdf
- O. Imer, İletişim ağı kısıtlamaları altında optimum tahmin ve kontrol, UIUC Ph.D. doktora tezi, 2005. http://decision.csl.uiuc.edu/~imer/phdsmallfont.pdf
- YQ Wang, H. Ye ve GZ Wang. Öz bileşim, uyarlamalı değerlendirme ve uyarlamalı eşik temelinde NCS'nin hata tespiti. Uluslararası Kontrol Dergisi , cilt. 80, hayır. 12, s. 1903–1911, 2007.
- M. Mesbahi ve M. Egerstedt. Çok Etkenli Ağlarda Grafik Teorik Yöntemler, Princeton University Press, 2010. ISBN 978-1-4008-3535-5 . https://sites.google.com/site/mesbahiegerstedt/home
- Martins, Kuzey Carolina; Dahle, MA; Elia, N. (2006). "Doğrudan bir bağlantı varlığında belirsiz sistemlerin geri bildirim stabilizasyonu". Otomatik Kontrolde IEEE İşlemleri . 51 (3): 438-447. doi : 10.1109/tac.2006.871940 . S2CID 620399 .
- Mahajan, A.; Martins, Kuzey Carolina; Rotkowitz, MC; Yüksel, S. "Optimal merkezi olmayan kontrolde bilgi yapıları". IEEE Karar ve Kontrol Konferansı Tutanakları . 2012 : 1291-1306.
- Dong, J.; Kim, J. (2012). "Rastgele Zaman Gecikmeleri ve Paket Kayıpları ile Ağa Bağlı Kontrol Sistemlerinin Stabilizasyonu için Markov-zincir tabanlı Çıkış Geri Besleme Yöntemi". Uluslararası Kontrol, Otomasyon ve Sistemler Dergisi . 10 (5): 1013–1022. doi : 10.1007/s12555-012-0519-x . S2CID 16994214 .