基于IA技術(shù)雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)可靠性

張鋒

摘要：在如今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，利用以太網(wǎng)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的傳輸是極為普遍的，基于此并利用智能代理（Intelligent Agent，簡(jiǎn)稱IA）技術(shù)使雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)孕育而生。此系統(tǒng)中的各控制系統(tǒng)組件均安裝有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)，從而構(gòu)成智能代理體系并通過協(xié)作使系統(tǒng)整體任務(wù)得以完善，并使系統(tǒng)的整體性能得以提升。

關(guān)鍵詞：IA技術(shù) 雙控制器 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 可靠性

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0116-01

1 引言

隨著社會(huì)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入，出現(xiàn)了IA技術(shù)并成為研發(fā)熱點(diǎn)。從而基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)孕育而生，較單控制器NCS而言，雙控制器NCS能使系統(tǒng)可靠性和安全性得以有效的提升。對(duì)此，本文就連續(xù)性雙控制器NCS對(duì)其性能進(jìn)行相關(guān)研究。

2 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述

3 雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)

在基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，安裝有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)于各控制系統(tǒng)組件，從而構(gòu)成智能代理體系并通過協(xié)作使系統(tǒng)整體任務(wù)得以完善，進(jìn)而系統(tǒng)的的穩(wěn)定性等整體性能得以提升。

在雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，若現(xiàn)行運(yùn)行的控制器突發(fā)故障，則可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，利用另一個(gè)控制器對(duì)NCS進(jìn)行控制，切換過程中時(shí)間極端，對(duì)NCS造成的干擾甚是微小。較單控制器NCS而言，其結(jié)構(gòu)模型無太大變化。在雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中存在有3個(gè)狀態(tài)，并運(yùn)用相應(yīng)的故障數(shù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，即：0表示所有控制器完好無損；1表示各有一個(gè)控制器處于完好無損以及故障狀態(tài)；2表示所有控制器均發(fā)生故障，并各有一個(gè)控制器在維護(hù)以及待維護(hù)狀態(tài)。

4 雙控制NCS的可靠性

根據(jù)雙控制NCS運(yùn)行原理可知：該系統(tǒng)中存在兩個(gè)控制器，只要至少有一個(gè)控制器完好無損，那整個(gè)系統(tǒng)便能正常運(yùn)行；若系統(tǒng)發(fā)生故障則須是兩個(gè)控制器同時(shí)發(fā)生故障。換言之，系統(tǒng)正常運(yùn)行的理論值為75%，較單控制器系統(tǒng)的50%而言，其可靠性提升了50%。

由圖2可知，兩個(gè)控制器在該系統(tǒng)中是通過并聯(lián)方式連接，即系統(tǒng)中兩個(gè)控制器不會(huì)出現(xiàn)相互干擾，若均正常則分別處于運(yùn)行與儲(chǔ)備狀態(tài)；即便是某個(gè)控制器出現(xiàn)問題另一個(gè)亦能維系系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而為控制器維護(hù)提供時(shí)間，待維修完善便能處于儲(chǔ)備狀態(tài)，以便不時(shí)之需；僅只有兩個(gè)控制器均出現(xiàn)故障，才會(huì)導(dǎo)致控制器不能正常運(yùn)行。因此，對(duì)于該系統(tǒng)可靠性研究可假設(shè)：該系統(tǒng)能進(jìn)行維護(hù)且速度較快；儲(chǔ)備狀態(tài)的控制器是完好無損的；控制器呈現(xiàn)指數(shù)分布，并定義其參數(shù)為α（α>0），均值α-1<∞；控制器維護(hù)時(shí)間為G（t）并呈指數(shù)分布；維修風(fēng)險(xiǎn)率函數(shù)為μ（t），且u-1<∞（μ>0）。

假如系統(tǒng)在t時(shí)刻所處狀態(tài)為S（t），則由上可知S（t）的狀態(tài)分布服從馬爾科夫過程，其取值范圍，如下圖3表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程，橢圓與矩形分別表示完好與故障狀態(tài)。

綜上所述，令，則系統(tǒng)可靠性指標(biāo)可表示為：

其中，、和分別表示系統(tǒng)可靠度、瞬間故障頻率以及系統(tǒng)平均使用壽命；當(dāng)系統(tǒng)處在狀態(tài)1時(shí)更新其周期。

同理，根據(jù)此種辦法推算出相應(yīng)的單控制器NCS其平均使用壽命為，由于：，因此，基于IA技術(shù)的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的可靠性更高。

5 結(jié)語

綜上所述，基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)較單控制網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)而言，不論是從概率學(xué)理論還是運(yùn)用建模分析，其可靠性均提升了一倍。即，基于IA技術(shù)的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)其可靠性更高。

參考文獻(xiàn)

[1]霍志紅.網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究[D].華中科技大學(xué)，2006.

[2]馬長(zhǎng)林.網(wǎng)絡(luò)化隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析與綜合[D].華中科技大學(xué)，2006.endprint

摘要：在如今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，利用以太網(wǎng)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的傳輸是極為普遍的，基于此并利用智能代理（Intelligent Agent，簡(jiǎn)稱IA）技術(shù)使雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)孕育而生。此系統(tǒng)中的各控制系統(tǒng)組件均安裝有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)，從而構(gòu)成智能代理體系并通過協(xié)作使系統(tǒng)整體任務(wù)得以完善，并使系統(tǒng)的整體性能得以提升。

關(guān)鍵詞：IA技術(shù) 雙控制器 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 可靠性

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0116-01

1 引言

隨著社會(huì)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入，出現(xiàn)了IA技術(shù)并成為研發(fā)熱點(diǎn)。從而基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)孕育而生，較單控制器NCS而言，雙控制器NCS能使系統(tǒng)可靠性和安全性得以有效的提升。對(duì)此，本文就連續(xù)性雙控制器NCS對(duì)其性能進(jìn)行相關(guān)研究。

2 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述

3 雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)

在基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，安裝有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)于各控制系統(tǒng)組件，從而構(gòu)成智能代理體系并通過協(xié)作使系統(tǒng)整體任務(wù)得以完善，進(jìn)而系統(tǒng)的的穩(wěn)定性等整體性能得以提升。

在雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，若現(xiàn)行運(yùn)行的控制器突發(fā)故障，則可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，利用另一個(gè)控制器對(duì)NCS進(jìn)行控制，切換過程中時(shí)間極端，對(duì)NCS造成的干擾甚是微小。較單控制器NCS而言，其結(jié)構(gòu)模型無太大變化。在雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中存在有3個(gè)狀態(tài)，并運(yùn)用相應(yīng)的故障數(shù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，即：0表示所有控制器完好無損；1表示各有一個(gè)控制器處于完好無損以及故障狀態(tài)；2表示所有控制器均發(fā)生故障，并各有一個(gè)控制器在維護(hù)以及待維護(hù)狀態(tài)。

4 雙控制NCS的可靠性

根據(jù)雙控制NCS運(yùn)行原理可知：該系統(tǒng)中存在兩個(gè)控制器，只要至少有一個(gè)控制器完好無損，那整個(gè)系統(tǒng)便能正常運(yùn)行；若系統(tǒng)發(fā)生故障則須是兩個(gè)控制器同時(shí)發(fā)生故障。換言之，系統(tǒng)正常運(yùn)行的理論值為75%，較單控制器系統(tǒng)的50%而言，其可靠性提升了50%。

由圖2可知，兩個(gè)控制器在該系統(tǒng)中是通過并聯(lián)方式連接，即系統(tǒng)中兩個(gè)控制器不會(huì)出現(xiàn)相互干擾，若均正常則分別處于運(yùn)行與儲(chǔ)備狀態(tài)；即便是某個(gè)控制器出現(xiàn)問題另一個(gè)亦能維系系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而為控制器維護(hù)提供時(shí)間，待維修完善便能處于儲(chǔ)備狀態(tài)，以便不時(shí)之需；僅只有兩個(gè)控制器均出現(xiàn)故障，才會(huì)導(dǎo)致控制器不能正常運(yùn)行。因此，對(duì)于該系統(tǒng)可靠性研究可假設(shè)：該系統(tǒng)能進(jìn)行維護(hù)且速度較快；儲(chǔ)備狀態(tài)的控制器是完好無損的；控制器呈現(xiàn)指數(shù)分布，并定義其參數(shù)為α（α>0），均值α-1<∞；控制器維護(hù)時(shí)間為G（t）并呈指數(shù)分布；維修風(fēng)險(xiǎn)率函數(shù)為μ（t），且u-1<∞（μ>0）。

假如系統(tǒng)在t時(shí)刻所處狀態(tài)為S（t），則由上可知S（t）的狀態(tài)分布服從馬爾科夫過程，其取值范圍，如下圖3表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程，橢圓與矩形分別表示完好與故障狀態(tài)。

綜上所述，令，則系統(tǒng)可靠性指標(biāo)可表示為：

其中，、和分別表示系統(tǒng)可靠度、瞬間故障頻率以及系統(tǒng)平均使用壽命；當(dāng)系統(tǒng)處在狀態(tài)1時(shí)更新其周期。

同理，根據(jù)此種辦法推算出相應(yīng)的單控制器NCS其平均使用壽命為，由于：，因此，基于IA技術(shù)的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的可靠性更高。

5 結(jié)語

綜上所述，基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)較單控制網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)而言，不論是從概率學(xué)理論還是運(yùn)用建模分析，其可靠性均提升了一倍。即，基于IA技術(shù)的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)其可靠性更高。

參考文獻(xiàn)

[1]霍志紅.網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究[D].華中科技大學(xué)，2006.

[2]馬長(zhǎng)林.網(wǎng)絡(luò)化隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析與綜合[D].華中科技大學(xué)，2006.endprint

摘要：在如今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，利用以太網(wǎng)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的傳輸是極為普遍的，基于此并利用智能代理（Intelligent Agent，簡(jiǎn)稱IA）技術(shù)使雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)孕育而生。此系統(tǒng)中的各控制系統(tǒng)組件均安裝有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)，從而構(gòu)成智能代理體系并通過協(xié)作使系統(tǒng)整體任務(wù)得以完善，并使系統(tǒng)的整體性能得以提升。

關(guān)鍵詞：IA技術(shù) 雙控制器 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 可靠性

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0116-01

1 引言

隨著社會(huì)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入，出現(xiàn)了IA技術(shù)并成為研發(fā)熱點(diǎn)。從而基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)孕育而生，較單控制器NCS而言，雙控制器NCS能使系統(tǒng)可靠性和安全性得以有效的提升。對(duì)此，本文就連續(xù)性雙控制器NCS對(duì)其性能進(jìn)行相關(guān)研究。

2 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)概述

3 雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)

在基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，從而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，安裝有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)于各控制系統(tǒng)組件，從而構(gòu)成智能代理體系并通過協(xié)作使系統(tǒng)整體任務(wù)得以完善，進(jìn)而系統(tǒng)的的穩(wěn)定性等整體性能得以提升。

在雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中，若現(xiàn)行運(yùn)行的控制器突發(fā)故障，則可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，利用另一個(gè)控制器對(duì)NCS進(jìn)行控制，切換過程中時(shí)間極端，對(duì)NCS造成的干擾甚是微小。較單控制器NCS而言，其結(jié)構(gòu)模型無太大變化。在雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中存在有3個(gè)狀態(tài)，并運(yùn)用相應(yīng)的故障數(shù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，即：0表示所有控制器完好無損；1表示各有一個(gè)控制器處于完好無損以及故障狀態(tài)；2表示所有控制器均發(fā)生故障，并各有一個(gè)控制器在維護(hù)以及待維護(hù)狀態(tài)。

4 雙控制NCS的可靠性

根據(jù)雙控制NCS運(yùn)行原理可知：該系統(tǒng)中存在兩個(gè)控制器，只要至少有一個(gè)控制器完好無損，那整個(gè)系統(tǒng)便能正常運(yùn)行；若系統(tǒng)發(fā)生故障則須是兩個(gè)控制器同時(shí)發(fā)生故障。換言之，系統(tǒng)正常運(yùn)行的理論值為75%，較單控制器系統(tǒng)的50%而言，其可靠性提升了50%。

由圖2可知，兩個(gè)控制器在該系統(tǒng)中是通過并聯(lián)方式連接，即系統(tǒng)中兩個(gè)控制器不會(huì)出現(xiàn)相互干擾，若均正常則分別處于運(yùn)行與儲(chǔ)備狀態(tài)；即便是某個(gè)控制器出現(xiàn)問題另一個(gè)亦能維系系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而為控制器維護(hù)提供時(shí)間，待維修完善便能處于儲(chǔ)備狀態(tài)，以便不時(shí)之需；僅只有兩個(gè)控制器均出現(xiàn)故障，才會(huì)導(dǎo)致控制器不能正常運(yùn)行。因此，對(duì)于該系統(tǒng)可靠性研究可假設(shè)：該系統(tǒng)能進(jìn)行維護(hù)且速度較快；儲(chǔ)備狀態(tài)的控制器是完好無損的；控制器呈現(xiàn)指數(shù)分布，并定義其參數(shù)為α（α>0），均值α-1<∞；控制器維護(hù)時(shí)間為G（t）并呈指數(shù)分布；維修風(fēng)險(xiǎn)率函數(shù)為μ（t），且u-1<∞（μ>0）。

假如系統(tǒng)在t時(shí)刻所處狀態(tài)為S（t），則由上可知S（t）的狀態(tài)分布服從馬爾科夫過程，其取值范圍，如下圖3表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程，橢圓與矩形分別表示完好與故障狀態(tài)。

綜上所述，令，則系統(tǒng)可靠性指標(biāo)可表示為：

其中，、和分別表示系統(tǒng)可靠度、瞬間故障頻率以及系統(tǒng)平均使用壽命；當(dāng)系統(tǒng)處在狀態(tài)1時(shí)更新其周期。

同理，根據(jù)此種辦法推算出相應(yīng)的單控制器NCS其平均使用壽命為，由于：，因此，基于IA技術(shù)的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的可靠性更高。

5 結(jié)語

綜上所述，基于IA技術(shù)并利用以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)NCS的信息與數(shù)據(jù)傳輸，而構(gòu)建起的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)較單控制網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)而言，不論是從概率學(xué)理論還是運(yùn)用建模分析，其可靠性均提升了一倍。即，基于IA技術(shù)的雙控制器網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)其可靠性更高。

參考文獻(xiàn)

[1]霍志紅.網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究[D].華中科技大學(xué)，2006.

[2]馬長(zhǎng)林.網(wǎng)絡(luò)化隨機(jī)控制系統(tǒng)的分析與綜合[D].華中科技大學(xué)，2006.endprint