[发明专利]数字化网络控制系统性能与可靠性同步优化方法

说明书

本发明公开了一种数字化网络控制系统性能与可靠性同步优化方法，包括：根据网络控制系统的控制模型确定系统性能与系统内外因参数集合之间的第一函数关系；获取所述内外因参数集合与系统可靠性的第二函数关系，并根据所述第一函数关系和所述第二函数关系建立系统性能与可靠性一体化模型；以工作频率作为决策变量分别得到基于系统性能的第一优化模型和基于系统可靠性的第二优化模型。其可以对网络控制系统的性能模型和可靠性模型进行同步优化，同时解决性能和可靠性设计彼此隔离所导致的设计效率低、可靠性不高、性能得不到保障的问题。

技术领域

本发明涉及数字化网络控制技术领域，尤其涉及到一种数字化网络控制系统性能与可靠性同步优化方法。

背景技术

数字化控制系统是指建立在数据网络基础之上的控制系统，其特征是控制系统的命令及回授是在网络中通过数据通信网络传送。典型的数字化控制系统包括感知单元、计算/控制单元、执行单元和网络单元，其中，感知单元用于监测获取数据信息；计算/控制单元用于决策计算及提供命令；执行单元用于执行控制命令；网络单元用于进行信息交换。

数字化控制系统的性能与可靠性的一体化设计是近年来可靠性工程中的一个新兴研究领域，针对不同的设计对象，也有许多不同的方法，该研究尚处于探索阶段，还没有形成完整的系统理论体系。一般情况下，对数字化控制系统的性能与可靠性分析需要建立与系统内外因参数对应的系统性能模型和系统可靠性模型，由于系统性能与可靠性的影响因素十分复杂，目前还没有在设计阶段为网络控制系统进行性能与可靠性的最优化设计，因此提出一种能够对网络控制系统的性能与可靠性进行同步优化的方法是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种数字化网络控制系统性能与可靠性同步优化方法，其可以对网络控制系统的性能模型和可靠性模型进行同步优化，同时解决性能和可靠性设计彼此隔离所导致的设计效率低、可靠性不高、性能得不到保障的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种数字化网络控制系统性能与可靠性同步优化方法，包括：根据网络控制系统的控制模型确定系统性能与系统内外因参数集合之间的第一函数关系p_c＝f₁(X)＝f₁(v_s,m,c,t_p,t_max,f)；获取所述内外因参数集合与系统可靠性的第二函数关系R＝f₂(X)＝＝f₂(v_s,m,c,t_p,t_max,f)，并根据所述第一函数关系和所述第二函数关系建立系统性能与可靠性一体化模型以工作频率f作为决策变量分别得到基于系统性能的第一优化模型max Q(f)和基于系统可靠性的第二优化模型max R_s(f)；其中，X为系统内外因参数集合，v_s表示信号采集速度，m表示精度，c表示控制计算速度，t_p表示数据传输协议，t_max表示传输性能上限，f表示工作频率。

在本发明的一个实施例中，所述数字化网络控制系统性能与可靠性同步优化方法还包括：根据所述第一优化模型max Q(f)和所述第二优化模型max R_s(f)建立网络控制系统控制性能和可靠性最大化的同步优化模型max[R_s(f),Q(f)]。

在本发明的一个实施例中，网络控制系统的所述工作频率f的影响因子包括的：感知单元的数据采集周期、网络单元的数据传输量、控制单元的计算量、执行单元的调整频率。