基于IA技术双控制器网络化控制系统可靠性

程春

（河南机电职业学院，郑州451191）

（HenanMechanicalandElectricalVocationalCollege，Zhengzhou451191，China）

摘要：本文以因特网作为主要传输媒介的计算机网络控制系统为基础，提出了一种以智能代理技术为基础，对计算机网络进行双向控制的管理系统。在本系统中，是将配置了丰富硬件与软件的计算机作为系统的控制关键组件，在将其构成智能代理后，就能够以多个代理相互协作的方式来对我们所需要的任务进行完成，从而对系统的性能进行有效的提高。

Abstract:BasedonthecomputernetworkcontrolsystemwhereInternetisthemaintransmissionmedium,thisarticleproposesamanagementsystembasedonintelligentagenttechnology,doingbidirectionalcontrolofcomputernetwork.Inthissystem,thecomputerswellequippedwithrichhardwareandsoftwarearethekeycomponents.Afterformingtheintelligentagent,itcancompletethetaskbymultiagentcooperationthuseffectivelyimprovingtheperformanceofthesystem.

关键词：IA技术双控制器；网络化控制系统；可靠性

Keywords:IAtechnologydoublecontroller；networkedcontrolsystems；reliability

中图分类号院TP273文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）07-0206-02

引言：

将实时的网络闭合控制系统应用到控制环路中，就称之为网络化控制系统。其优点是能够使我们对系统的维护与诊断工作变得更加简单方便，并通过对系统连线的减少，起到了对系统灵活性的有效提高。但是，其同行业中一些点对点进行控制的系统比起来，其将通信网络同反馈闭环相结合的方式也会使这个控制系统的设计工作与分析工作更加复杂化，在对工作带来更多难度的同时，也会使很多意想不到的因素比如网络延迟等问题对系统的正常稳定运行以及系统的性能造成影响。而按照正常的控制理论来说，其在正常使用网络控制系统时则应当对其进行重新全面的评估。而随着我国计算机技术与网络技术的不断发展，智能代理（IA）成为了我国当下较为热门的研究技术，同时由于其在控制系统中良好的表现与易用性，也受到了各方面研究人员的注意。目前，已经有研究人员提出了以IA理论为基础、因特网技术为媒介的网络控制系统，同时在系统中以不同的计算机来对整个系统进行组成。但是在这种IA思想的控制系统中，如果将整个系统的正常工作都依赖于仅有的一个控制器中，那么一旦这个控制器出现故障，就会导致整个系统随之进入瘫痪之中，这就导致了这个控制系统的稳定性与可靠程度得不到应有的保证。为了解决这种问题，就需要建立一套有着更高稳定性的、同样以IA技术为基础的双控制器网络控制系统。

1基于IA技术双控制器NCS建模

计算机网络控制系统是以IA思想为基础、并以因特网作为传输媒介、计算机为系统主要组件的控制系统，并由多个计算机作为IA的互相结合与协作来对系统的稳定性进行增强。我们之前提到过，在这个重要的系统中如果只有一个控制机器，那么当这个控制器出现问题时，就会使整个系统的正常运行受到影响。而为了对这种进行解决，就应当有针对性的提出一种含有两个控制器的、同样以IA技术为基础的网络控制模型。其基本构成如图1所示。

由此结构图我们可以见到，在这个系统之中包括两个同样的控制器，而如果正在运行的控制器出现了问题，那么在计算机中预装的软件程序就会被激活，并在第一时间对控制器进行切换。由于这种切换工作进行的比较快，是一种瞬时的状态，所以这个控制器的切换工作只会对整个系统带来极小的影响，甚至可以忽略不记的。所以按照这种结构设计的基于IA的双控制器控制系统仍然可以同之前的系统一样使用同样的网络化模型，其余位置可以不进行变动。

另外，我们还将对此控制器的故障数进对系统的状态进行实时的监测。此系统的状态主要有三种：当状态数为0时，说明系统正常工作，两个控制器运行良好；当状态数为1时，说明系统正常工作，但是其中一个控制器运行良好，另一个出现故障；当状态数为2时，说明系统已经停止工作，两个控制器都发生了故障，且其中的一个控制器正在进行修理，而另一个处于待修状态中。

2基于IA技术双控制器NCS可靠性

控制系统的稳定程度是非常重要的，对此我们需要对系统的可靠性进行分析：由于此系统中存在两个独立且相同的控制器，那么只要有一个控制器能够正常进行工作，就不会对系统的正常运行产生影响。只有当两个控制器都出现问题时，才会使系统发生故障。同时，根据系统中两个控制器为并联设置的特点，当系统中这两个控制器都正常运行时，其中的一个控制器负责系统的正常运转，而另一个控制器则在此时处于储备状态，作为系统的备份控制器。假定系统中只存在一名维修人员，其按照保修先后的顺序对控制器进行修理，则当一个控制器发生故障时，维修人员在维修的过程中并不影响另一个控制器的正常运行，所以一直能够使系统保持良好的运行状态。而只有在两个控制器同时发生故障时，才会因为同一维修人员的先后维修顺序使系统运行时间得到一定的影响。对此我们作出以下假设：

第一，此系统为快修系统。

第二，备份控制器的储备方式为冷储备。

第三，此控制器符合姿（姿>0）的指数分布，同时其控制器的维修时间分布情况为G（t），修复成功率为滋（t）。

第四，我们以S（t）为标记，代表此时系统处于t时刻的状态中。

通过以上假设，我们可以了解到S（t）为一个状态空间为E={0，1，2}的马氏过程，其状态情况由图2所示（其中，椭圆形代表系统正处于正常运行中，矩形代表系统处于故障中）。

在此，由第一种假设方案我们可知：由于系统为一种快修系统，其大部分状态是停留在状态0中，当其偶尔进入状态1时，会在很短的时间返回至状态0中。所以，系统的时效时间主要就分布在贴近与状态0间的时间中，由此可以了解这个系统的大部分时间都处于正常的运行状态中。其可靠性指标与原理分析如下所示：

对于两个部件相同，且处于并联方式的冷储备系统中，当其维修所需时间满足指数的分布情况时，这个系统就是马氏过程，当籽=姿/滋时，其系统稳态指标为：A0=（1+籽）（/1+籽+籽2）；mf0=姿籽（/1+籽+籽2）；M0=（2姿+滋）/姿2；

其中，A0表示系统稳态度，M0表示系统失效的平均时间，mf0表示系统的故障频率；这就使得当系统的状态数为1时，系统的更新周期为Tr=1/mf0。其平均寿命为M0=（2姿+滋）/姿2。而对于只有一个控制器的系统来说，其平均寿命为姿-1，由于M0=（2姿+滋）/姿2>姿-1，由此我们可知，基于IA技术的双控制器系统有着更高的稳定性。

3结束语

由上文的分析可知，基于IA技术的双控制器网络化控制系统有着更高的稳定性，这就需要我们在实际的工作中以其为依据而进行更好的应用。

参考文献：

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