2、工业系统的分布式控制与滤波：控制架构解析

工业系统的分布式控制与滤波：控制架构解析

在工业系统的运行中，控制与滤波至关重要。系统实现过程中，由于任务抢占和优先级设置，会在控制回路中引入非恒定时间延迟（抖动）。每个控制任务包含采样、控制算法和执行三个部分，抖动可能出现在采样和/或执行阶段。实时调度会因调度引入的抖动影响控制系统性能，而控制系统设计也会影响实时调度，因为控制任务的周期是在控制设计阶段确定的。因此，需要将控制系统设计和实时调度相结合，以消除抖动的影响并达到预期要求。由此也引发了一系列问题：
- 如何为考虑同时存在随机延迟和数据包丢失的网络系统设计估计器？
- 如何评估它们的性能？
- 闭环系统何时稳定？在特定实时应用的最佳性能方面，如何在具有大数据包延迟和小数据包丢失的通信协议与具有小数据包延迟和大数据包丢失的协议之间进行选择？
- 考虑相互连接的动态系统时，情况会变得更加复杂，该如何应对？

下面我们将深入探讨几种常见的控制架构。

1. 分散控制（Decentralized control）

分散控制是将工厂分解为多个相互连接的较简单子系统，通常基于单元操作的功能和/或时间尺度差异进行划分。多个本地控制器分别连接到每个分布式子系统，不同本地控制器之间不进行信号传输。

优点 ：
- 多单元工厂的分散控制可以降低控制器设计和实现的复杂性。
- 能够灵活应对本地控制器故障。
- 每个控制器仅与附近的传感器和执行器通信，可显著降低对通信范围的要求，通过减少每个控制器需要通信的传感器或执行器数量，降低通信延迟。
- 控制决策由各个控制器分布式计算和执行，可提高系统的冗余性和可靠性。 <