在自然和工程系统中,许多系统实际上是按照空间来分布的,而不是由一个或几个测量值来定义的。例如考虑如图8-13所示的人体温度控制。首先要求的人体温度并不是在身体的每个部位都是一样的。心脏、大脑、脚与手指需要的温度是不同的。此外,运行机制也有很多不同。但最终所有的温度控制子系统是互联的并且必须同时工作以达到一个共同的目标。还有很多不同的温度:如皮肤、肌肉、脏器和大脑。有无处不在的温度传感器和神经末梢执做出响应。其中一些反应是就地(脊髓)产生的,而另外一些则是经由大脑来做出决策。
在人类创造的控制系统中,也应用了相同的规律。在复杂的系统中,尽管总体目标是一样的(优化消耗和最大化效益),但系统的每个部分有自己的控制选择和局部目标。然而,像人类身体一样,通信将会使控制器相互协调去达到总体目标。
因此,在分布式控制系统中,会存在简单的开/关控制器、自动装置、简单或复杂的局部控制器和协调局部操作的子系统间的信息交换。
回忆第3章介绍的瓷砖制造业。真正的目标是以最小的污染、最低的成本生产最多合格质量的瓷砖。该系统完全是一个分布式的系统,它由许多不同子流程的局部控制器组成的。所有子流程控制信号必须相互协调来达到整体目标。
目前,已经出现了许多分布控制解决方案。实际上,这一控制概念的出现受到了传感器/执行机构网络新兴技术的启发。设计者可以选择元件、网络通信技术、计算机控制硬件及软件来设计系统,并获取一致的响应。这种分布控制的任务可以理解为分散系统(局部控制器的松散协作)或者是分层控制的结构,或者是一个混合体。想要知晓实际信息的拓扑结构以及在每次操作可以利用什么样的信息,并不是一件容易的事情。相互协调性能良好的鲁棒系统需要启发式的、基于经验的、基于专家知识的设计。
图8-13 体温控制系统(www.xing528.com)
CCC:通信、计算和控制
当今的信息时代主要基于以下三大支柱:
●处理信息的计算机(硬件和软件);
●使得信息数据可获取的通信手段(频道、发射器和接收器);
●如何利用信息数据的控制方法(算法)。
基于在通信、计算和控制领域的技术手段,网络控制被应用到了分布控制问题中。配备有(无)线网络设备的传感器与执行机构实现了反馈。这种反馈必须要利用有限的通信与计算资源来获取最大利润。如果没有控制系统,通信与计算只会使我们获得大量的没有信息内容的数据。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。