丢包网络控制系统控制与滤波问题研究文献综述
2020-04-10 16:42:47
随着现代经济的飞速发展,人们对物质条件的要求已经完全不同于90年代,人们生活水平的提高,对住宅环境在舒适、安全、高效、节能和便捷等多方面提出了更高要求,人们对方便舒适快捷也有了全新的定义,于是,”智能建筑”这个词在我们电气自动化的学者之间被提到的次数已经越来越频繁。那么什么是智能建筑呢?
智能建筑(Intelligent Buildings)是建筑技术与计算机信息技术结合的产物,是信息社会与国际化的需求。智能建筑主要包括了楼宇自动化控制系统( BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统 (OAS)。智能建筑是从楼宇自动化控制系统开始的。智能建筑内部有大量的电气设备,例如:环境舒适所需的空调设备、照明设备以及给排水系统设备等,这些设备多而散。多指的是数量多,被控制、监视、测量的对象多,多达上百上万点;散指的是这些设备分散在各层和角落。如果采用分散管理,就地控制,监视和测量,那这么大的工作量是难以想象的。所以,如何合理地管理设备,节约人力物力,确保设备的安全运行,已经成为了当下一个亟待解决的问题。
现在的建筑智能化系统已经完全脱离了建筑电气的概念,广泛采用的是计算机技术数字化技术现代通信技术以及网络控制技术。计算机网络系统已是建筑智能化的基础和平台。计算机网络系统是一个整体,它由彼此相互作联系却又各不相同的组件构成,通过结构化布线、网络设备、服务器、操作系统、数据库平台、网络安全平台、网络存储平台、基础服务平台、应用系统平台等各个子系统相互协作,最终实现用户(企业、建筑、社区)的监控管理自动化,业务管理信息化,设施管理数字化等相应的功能。
在今天,计算机技术和信息技术,以及网络控制技术有了突飞猛进的发展,系统控制的方式由过去的集中监控,变为集散控制系统。建筑中用计算机代替操作人员,或作其补充措施。自动控制技术进入了一个崭新的阶段#8212;#8212;计算机控制。
计算机控制和一般常规模拟控制相比有以下几个特点:第一,由于计算机的运算速度快,精度高,并且含有丰富的逻辑判断功能和大容量的存储单元,因此,它能实现复杂的控制规律,从而达到较高的控制质量。它实现了常规系统难以实现的多变量控制、最优控制以及自适应控制;第二,由于计算机具有分时操作的功能,所以一台计算机能代替多台控制仪器,实现群体控制。对于连续控制系统,控制回路越多,或控制规律越复杂,所需硬件也就越多越复杂,成本也就越高。而对于计算机控制系统来说,增加一个控制回路的成本是很少的,控制规律的改变和复杂程度的提高由编程实现,不需要改变硬件而增加成本,有很高的性价比;第三,由于软件功能丰富,编程方便,体积小,重量轻,可装配性以及扩充性好,从而使得计算机控制系统有了很强的灵活性;第四,由于采取了有效的抗干扰,抗噪声的办法,并采用各种冗余等技术,使得计算机控制系统有很高的可靠性;第五,由于计算机有监控报警以及自我诊断功能,从而使计算机控制系统有很高的可维护性,它能迅速指出故障点并给出处理办法,以便于立即修复。
随着智能建筑的迅速发展,对于分散在建筑中的多个分散的计算机,为了便于监控,管理,产生了一种基于网络的智能网络控制,上层实现网络互联,下层应用现场总线技术,它能很好地实现对底层设备的分散管理。其优点在于充分利用了网络的互联性及现场总线的双向、串行、数字等特点,对智能建筑进行监控管理、能源优化使用,这也正是计算机网络控制的优点。
网络控制技术的核心是由一个标准的智能节点模块和一个标准的软件包组成。基于上述少量而标准的网络控制技术组件,我们可以任意构建基于局域网和互联网的控制系统。网络控制技术使控制系统的结构得到简化,成本降低。
网络控制系统(NCS) 是指控制系统的各部件(传感器、控制器、执行器等) 通过通信网络连接构成的闭环控制系统。与以往点到点的控制系统相比,网络控制系统具有资源共享、布线少、易于安装维护、低开销等优点。
网络固然有它的优点,但也带来了新的问题。由于网络带宽是有限的,所以网络中不可避免地存在着网络资源竞争和网络拥塞问题,从而导致数据包丢失或传输延迟,同时NCS 还存在量化误差、时序错乱等问题。
数据包的丢失和时延是网络控制系统研究中的几个重要问题。目前,对于具有数据包丢失和时延的NCS的研究已经取得了一些成果。我主要研究的是关于丢包方面的问题。为了更好地更深入的了解丢包问题,我查阅了有关文献。