DE102024204803B3 - Device and method for controlling a process with a controller depending on a state variable of the process - Google Patents
Device and method for controlling a process with a controller depending on a state variable of the processInfo
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Abstract
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Prozesses (110) mit einer Steuerung (112) in Abhängigkeit von einer Zustandsvariablen des Prozesses (110), wobei der Prozess (110) auf einer ersten Vorrichtung ausgeführt wird, wobei die Steuerung (112) auf einer zweiten Vorrichtung ausgeführt wird, wobei ein Kommunikationsnetzwerk (100) die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung verbindet, das Verfahren umfassend Bestimmen (212) des Wertes der quadratischen Ljapunow-Funktion für einen Wert der Zustandsvariablen, und Ergreifen einer Maßnahme (214), wenn bestimmt wird, dass der Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion einen Schwellenwert überschreitet, und andernfalls nicht Ergreifen der Maßnahme, die Maßnahme umfassend Verringern des Datenverkehrs auf dem Kommunikationsnetzwerk (100) und/oder Stoppen des Prozesses (110) und/oder Einschalten einer Steuerung für den Prozess (110) auf der ersten Vorrichtung und/oder Verschieben der Steuerung (112) von der zweiten Vorrichtung auf eine dritte Vorrichtung, wobei das Kommunikationsnetzwerk (100) die erste Vorrichtung und die dritte Vorrichtung verbindet, wobei eine Latenz des Kommunikationsnetzwerks (100) zwischen der ersten Vorrichtung und der dritten Vorrichtung geringer ist als die Latenz zwischen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung (104). Apparatus and method for controlling a process (110) with a controller (112) depending on a state variable of the process (110), wherein the process (110) is executed on a first device, wherein the controller (112) is executed on a second device, wherein a communication network (100) connects the first device and the second device, the method comprising determining (212) the value of the quadratic Lyapunov function for a value of the state variable, and taking an action (214) if it is determined that the value of the quadratic Lyapunov function exceeds a threshold value, and otherwise not taking the action, the action comprising reducing the data traffic on the communication network (100) and/or stopping the process (110) and/or switching on a controller for the process (110) on the first device and/or shifting the controller (112) from the second device to a third device, wherein the communication network (100) connects the first device and the third Device, wherein a latency of the communication network (100) between the first device and the third device is lower than the latency between the first device and the second device (104).
Description
Hintergrundbackground
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Prozesses mit einem Steuerung in Abhängigkeit von einer Zustandsvariablen des Prozesses.The invention relates to a device and a method for controlling a process with a controller depending on a state variable of the process.
In einem vernetzten Steuerungssystem wird ein Prozess, an dem ein gesteuertes System beteiligt ist, in einem Regelkreis von einer Steuerung über ein Kommunikationsnetzwerk von einem entfernten Standort aus gesteuert. Eine große Herausforderung für diese Art von Steuerungssystem ist die Latenz, also die Verzögerung zwischen der Steuerung und dem gesteuerten System. Die Latenz kann zeitlich variieren. Diese Verzögerung kann tatsächlich die Leistung des Regelkreises destabilisieren und beeinträchtigen.In a networked control system, a process involving a controlled system is controlled in a control loop by a controller over a communications network from a remote location. A major challenge for this type of control system is latency, the delay between the controller and the controlled system. Latency can vary over time. This delay can actually destabilize and degrade the performance of the control loop.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ein Verfahren zur Steuerung eines Prozesses mit einer Steuerung in Abhängigkeit von einer Zustandsvariablen des Prozesses, wobei der Prozess auf einer ersten Vorrichtung ausgeführt wird, wobei die Steuerung auf einer zweiten Vorrichtung ausgeführt wird, wobei ein Kommunikationsnetzwerk die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung verbindet, das Verfahren umfassend Bestimmen des Wertes der quadratischen Ljapunow-Funktion eines Wertes der Zustandsvariablen, und Ergreifen einer Maßnahme, wenn bestimmt wird, dass der Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion einen Schwellenwert überschreitet, und andernfalls kein Ergreifen der Maßnahme, wobei die Maßnahme Verringern des Datenverkehrs auf dem Kommunikationsnetzwerk und/oder Stoppen des Prozesses und/oder Einschalten einer Steuerung für den Prozess auf der ersten Vorrichtung und/oder Verschieben der Steuerung von der zweiten Vorrichtung auf eine dritte Vorrichtung umfasst, wobei das Kommunikationsnetzwerk die erste Vorrichtung und die dritte Vorrichtung verbindet, wobei eine Latenz des Kommunikationsnetzwerks zwischen der ersten Vorrichtung und der dritten Vorrichtung geringer ist als die Latenz zwischen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung. Das Verfahren überwacht die Robustheit des Prozesses basierend auf dem Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion. Das Verfahren erkennt basierend auf dem Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion des Wertes der Zustandsvariablen, ob der Prozess an Stabilität verliert oder nicht. Die Steuerung und der Prozess werden auf unterschiedlichen Vorrichtungen in dem Kommunikationsnetzwerk ausgeführt. Aufgrund von Kommunikationsnetzwerkproblemen kann es zu fehlenden Steuereingaben von der Steuerung in den Prozess kommen. Fehlende Steuereingaben von der Steuerung in den Prozess können zu einer Instabilität des Prozesses führen. Die quadratische Ljapunow-Funktion des Wertes der Zustandsvariablen betrachtet fehlende Steuereingaben von der Steuerung in den Prozess als Störung. Wenn bestimmt wird, dass der Prozess an Stabilität verliert, ergreift das Verfahren Maßnahmen.A method for controlling a process with control depending on a state variable of the process, wherein the process is executed on a first device, wherein the control is executed on a second device, wherein a communication network connects the first device and the second device, the method comprising determining the value of the quadratic Lyapunov function of a value of the state variable, and taking an action if it is determined that the value of the quadratic Lyapunov function exceeds a threshold, and otherwise not taking the action, wherein the action comprises reducing data traffic on the communication network and/or stopping the process and/or switching on control for the process on the first device and/or shifting control from the second device to a third device, wherein the communication network connects the first device and the third device, wherein a latency of the communication network between the first device and the third device is lower than the latency between the first device and the second device. The method monitors the robustness of the process based on the value of the quadratic Lyapunov function. The method detects whether the process is losing stability based on the value of the quadratic Lyapunov function of the state variable's value. The controller and the process are running on different devices in the communication network. Due to communication network problems, missing control inputs from the controller to the process can occur. Missing control inputs from the controller to the process can lead to process instability. The quadratic Lyapunov function of the state variable's value considers missing control inputs from the controller to the process as a disturbance. If it is determined that the process is losing stability, the method takes action.
Das Verfahren kann auf der ersten Vorrichtung ausgeführt werden, d. h. auf derselben Vorrichtung wie der Prozess.The method can be carried out on the first device, i.e. on the same device as the process.
Das Verfahren kann auf der zweiten Vorrichtung ausgeführt werden, d. h. auf derselben Vorrichtung wie die Steuerung.The method can be carried out on the second device, i.e. on the same device as the controller.
Das Verfahren kann auf der dritten Vorrichtung ausgeführt werden, d. h. auf der Vorrichtung, die den Prozess mit geringerer Latenz steuern kann, als der aktuelle Steuerung bereitstellen kann.The method may be executed on the third device, i.e., on the device that can control the process with lower latency than the current controller can provide.
Das Verfahren kann auf einer vierten Vorrichtung ausgeführt werden, wobei das Kommunikationsnetzwerk die erste Vorrichtung und die vierte Vorrichtung verbindet. Dies bedeutet, dass das Verfahren auf einer separaten Überwachungsvorrichtung in dem Kommunikationsnetzwerk ausgeführt werden kann.The method can be executed on a fourth device, wherein the communication network connects the first device and the fourth device. This means that the method can be executed on a separate monitoring device in the communication network.
Eine Vorrichtung zur Steuerung eines Prozesses mit einer Steuerung in Abhängigkeit von einer Zustandsvariablen des Prozesses ist dazu ausgelegt, das Verfahren auszuführen.A device for controlling a process with a control depending on a state variable of the process is designed to carry out the method.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Vorrichtung die erste Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung dazu ausgelegt ist, den Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion des Wertes der Zustandsvariablen zu bestimmen, und eine Maßnahme zu ergreifen, wenn bestimmt wird, dass der Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion einen Schwellenwert überschreitet, und andernfalls die Maßnahme nicht zu ergreifen.According to one example, the apparatus comprises the first apparatus, the first apparatus being configured to determine the value of the quadratic Lyapunov function of the value of the state variable, and to take an action if it is determined that the value of the quadratic Lyapunov function exceeds a threshold, and otherwise not to take the action.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Vorrichtung die zweite Vorrichtung, wobei die zweite Vorrichtung dazu ausgelegt ist, den Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion des Wertes der Zustandsvariablen zu bestimmen, und eine Maßnahme zu ergreifen, wenn bestimmt wird, dass der Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion einen Schwellenwert überschreitet, und andernfalls die Maßnahme nicht zu ergreifen.According to one example, the device comprises the second device, wherein the second device is configured to determine the value of the quadratic Lyapunov function of the value of the state variable. and to take an action if it is determined that the value of the quadratic Lyapunov function exceeds a threshold, and otherwise not to take the action.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Vorrichtung die dritte Vorrichtung, wobei die dritte Vorrichtung dazu ausgelegt ist, den Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion des Wertes der Zustandsvariablen zu bestimmen, und eine Maßnahme zu ergreifen, wenn bestimmt wird, dass der Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion einen Schwellenwert überschreitet, und andernfalls die Maßnahme nicht zu ergreifen.According to one example, the apparatus comprises the third apparatus, wherein the third apparatus is configured to determine the value of the quadratic Lyapunov function of the value of the state variable, and to take an action if it is determined that the value of the quadratic Lyapunov function exceeds a threshold, and otherwise not to take the action.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Vorrichtung die vierte Vorrichtung, wobei die vierte Vorrichtung dazu ausgelegt ist, den Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion des Wertes der Zustandsvariablen zu bestimmen, und eine Maßnahme zu ergreifen, wenn bestimmt wird, dass der Wert der quadratischen Ljapunow-Funktion einen Schwellenwert überschreitet, und andernfalls die Maßnahme nicht zu ergreifen.According to one example, the apparatus comprises the fourth apparatus, wherein the fourth apparatus is configured to determine the value of the quadratic Lyapunov function of the value of the state variable, and to take an action if it is determined that the value of the quadratic Lyapunov function exceeds a threshold, and otherwise not to take the action.
Es kann ein Computerprogramm bereitgestellt werden, wobei das Computerprogramm computerlesbare Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das Verfahren auszuführen.A computer program may be provided, the computer program comprising computer-readable instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the method.
Weitere Beispiele ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung:
-
1 zeigt schematisch ein Kommunikationsnetzwerk, -
2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das Schritte eines Verfahrens zur Steuerung eines Prozesses mit einer Steuerung in Abhängigkeit von einer Zustandsvariablen des Prozesses umfasst, -
3 zeigt ein beispielhaftes System, das den Prozess ausführt, -
4 zeigt ein erstes beispielhaftes Verhalten einer quadratischen Ljapunow-Funktion, -
5 zeigt ein zweites beispielhaftes Verhalten der quadratischen Ljapunow-Funktion.
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1 shows a schematic of a communication network, -
2 shows a flowchart comprising steps of a method for controlling a process with a controller depending on a state variable of the process, -
3 shows an example system that executes the process, -
4 shows a first exemplary behavior of a quadratic Lyapunov function, -
5 shows a second exemplary behavior of the quadratic Lyapunov function.
Das Kommunikationsnetzwerk 100 umfasst eine erste Vorrichtung 102 und eine zweite Vorrichtung 104.The communication network 100 includes a first device 102 and a second device 104.
Das Kommunikationsnetzwerk 100 verbindet die erste Vorrichtung 102 und die zweite Vorrichtung 104.The communication network 100 connects the first device 102 and the second device 104.
Das Kommunikationsnetzwerk 100 kann mehrere Vorrichtungen umfassen.
Das Kommunikationsnetzwerk 100 verbindet die erste Vorrichtung 102 und die dritte Vorrichtung 106. Das Kommunikationsnetzwerk 100 verbindet die erste Vorrichtung 102 und die vierte Vorrichtung 104.The communication network 100 connects the first device 102 and the third device 106. The communication network 100 connects the first device 102 and the fourth device 104.
Gemäß einem Beispiel wird ein Prozess 110 durch eine Steuerung 112 zur Steuerung des Prozesses 110 gesteuert. Mindestens ein Sensor 114 ist zur Überwachung des Prozesses 110 ausgelegt. Mindestens ein Aktor 116 ist zur Steuerung des Prozesses 110 ausgelegt. Die erste Vorrichtung 102 ist mit dem Sensor 114 und dem Aktor 116 verbunden. Die Steuerung 112 wird auf der zweiten Vorrichtung 104 ausgeführt.According to one example, a process 110 is controlled by a controller 112 for controlling the process 110. At least one sensor 114 is configured to monitor the process 110. At least one actuator 116 is configured to control the process 110. The first device 102 is connected to the sensor 114 and the actuator 116. The controller 112 is executed on the second device 104.
In Bezug auf den Prozess 110 ist die erste Vorrichtung 102 eine lokale Vorrichtung. Die lokale Vorrichtung führt Eingabeoperationen mit dem mindestens einen Sensor 114 und/oder Ausgabeoperationen mit dem mindestens einen Aktor 116 durch. Die lokale Vorrichtung liest beispielsweise Eingaben von dem mindestens einen Sensor 114, um den Prozess 110 oder eine Umgebung des Prozesses 110 zu überwachen. Die Eingaben werden an die Steuerung bereitgestellt. Die Steuerung 112 steuert den Prozess in Abhängigkeit von den Eingaben. Die lokale Vorrichtung betätigt beispielsweise den mindestens einen Aktor 116, um den Prozess 110 gemäß einer Ausgabe der Steuerung 112 zu steuern.With respect to the process 110, the first device 102 is a local device. The local device performs input operations with the at least one sensor 114 and/or output operations with the at least one actuator 116. For example, the local device reads inputs from the at least one sensor 114 to monitor the process 110 or an environment of the process 110. The inputs are provided to the controller. The controller 112 controls the process depending on the inputs. For example, the local device actuates the at least one actuator 116 to control the process 110 according to an output of the controller 112.
Das Kommunikationsnetzwerk 100 umfasst beispielsweise einen CAN- (Controller Area Network) Bus. Das Kommunikationsnetzwerk 100 umfasst beispielsweise ein lokales Netzwerk, LAN. Das Kommunikationsnetzwerk 100 umfasst beispielsweise ein drahtloses lokales Netzwerk, WLAN. Das Kommunikationsnetzwerk 100 umfasst beispielsweise ein Weitbereichsnetzwerk, WAN.The communication network 100 includes, for example, a CAN (Controller Area Network) bus. The communication network 100 includes, for example, a local area network (LAN). The communication network 100 includes, for example, a wireless local area network (WLAN). The communication network 100 includes, for example, a wide area network (WAN).
Das Kommunikationsnetzwerk 100 kann eine Kombination aus CAN, LAN, WLAN, WAN umfassen.The communication network 100 may include a combination of CAN, LAN, WLAN, WAN.
Die erste Vorrichtung 102, die zweite Vorrichtung 104, die dritte Vorrichtung 106 und die vierte Vorrichtung 108 können einen Mikrocontroller und einen Speicher, insbesondere einen transienten und einen nichtflüchtigen Speicher, umfassen. Ein Computerprogramm kann beispielsweise auf dem transienten und nichtflüchtigen Speicher bereitgestellt werden, wobei das Computerprogramm computerlesbare Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer, z. B. dem Mikrocontroller, ausgeführt werden, den Computer veranlassen, eine Verfahren zur Steuerung des Prozesses 110 mit der Steuerung 112 auszuführen.The first device 102, the second device 104, the third device 106, and the fourth device 108 may comprise a microcontroller and a memory, in particular a transient and a non-volatile memory. For example, a computer program may be provided on the transient and non-volatile memory, wherein the computer program comprises computer-readable instructions that, when executed by a computer, e.g., the microcontroller, cause the computer to perform a method for controlling the process 110 with the controller 112.
Gemäß dem Beispiel wird der Prozess 110 durch ein System in Form eines diskreten Zustandsraums dargestellt und linearisiert:
Unter der Annahme, dass A asymptotisch stabil ist, existiert eine positiv semidefinite Matrix P, die
Die Steuerung 112 gemäß dem Beispiel ist ein Zustandsrückkopplungssteuerung
Beispielgemäß sind die Zustände des Prozesses 110 messbar, beobachtbar oder abschätzbar.For example, the states of process 110 are measurable, observable or estimable.
In dem Beispiel sendet der mindestens eine Sensor 114 einen Wert x der Zustandsvariablen 202 über das Kommunikationsnetzwerk 100 an die Steuerung 112. Der mindestens eine Sensor 114 überwacht den Prozess 110, um den Wert x der Zustandsvariablen 202 zu bestimmen.In the example, the at least one sensor 114 sends a value x of the state variable 202 to the controller 112 via the communication network 100. The at least one sensor 114 monitors the process 110 to determine the value x of the state variable 202.
In einem Schritt 204 bestimmt die Steuerung 112 einen Wert u einer Steuereingabe 206 für den Prozess 110 in Abhängigkeit von dem Wert x der Zustandsvariablen 202.In a step 204, the controller 112 determines a value u of a control input 206 for the process 110 depending on the value x of the state variable 202.
In dem Beispiel sendet die Steuerung 112 den Wert u der Steuereingabe 206 über das Kommunikationsnetzwerk 100 an den mindestens einen Aktor 116.In the example, the controller 112 sends the value u of the control input 206 to the at least one actuator 116 via the communication network 100.
In einem Schritt 208 wird der Prozess 110 in Abhängigkeit von dem empfangenen Wert u einer Steuereingabe 206 ausgeführt. Der mindestens eine Aktor wird entsprechend dem Wert u der Steuereingabe 206 betätigt, um den Prozess 110 entsprechend dem empfangenen Wert u der Steuereingabe 206 auszuführen.In a step 208, the process 110 is executed depending on the received value u of a control input 206. The at least one actuator is actuated according to the value u of the control input 206 in order to execute the process 110 according to the received value u of the control input 206.
Die Schritte 202, 204, 206, 208 werden zur Steuerung des Prozesses 110 mit der Steuerung 112 wiederholt ausgeführt.Steps 202, 204, 206, 208 are repeatedly executed with controller 112 to control process 110.
Das Verfahren zur Steuerung des Prozesses 110 mit der Steuerung 112 wird am Beispiel einer Überwachungsanwendung 209 beschrieben. Die Überwachungsanwendung 209 ist dazu ausgelegt, die Zustandsvariable 202 des Prozesses 110 zu überwachen.The method for controlling process 110 with controller 112 is described using the example of a monitoring application 209. The monitoring application 209 is designed to monitor the state variable 202 of process 110.
Die Überwachungsanwendung 209 ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von der Zustandsvariablen 202 des Prozesses 110 zu bestimmen, ob eine Maßnahme ergriffen werden soll oder nicht.The monitoring application 209 is designed to determine whether or not an action should be taken depending on the state variable 202 of the process 110.
Die Maßnahme kann darin bestehen, den Datenverkehr in dem Kommunikationsnetzwerk 100 zu verringern.The measure may consist of reducing the data traffic in the communication network 100.
Die Maßnahme kann das Stoppen des Prozesses 110 umfassen.The action may include stopping the process 110.
Die Maßnahme kann das Einschalten einer Steuerung für den Prozess 110 auf der ersten Vorrichtung 102 umfassen.The measure may include switching on a controller for the process 110 on the first device 102.
Die Maßnahme kann das Verschieben der Steuerung 104 von der zweiten Vorrichtung 104 zu der dritten Vorrichtung 106 umfassen.The action may include moving the controller 104 from the second device 104 to the third device 106.
Die Überwachungsanwendung 209 kann auf der ersten Vorrichtung 102, der zweiten Vorrichtung 104, der dritten Vorrichtung 106 oder der vierten Vorrichtung 108 ausgeführt werden.The monitoring application 209 may be executed on the first device 102, the second device 104, the third device 106, or the fourth device 108.
Das Verfahren zur Steuerung des Prozesses 110 mit der Steuerung 112 umfasst einen Schritt 210.The method for controlling the process 110 with the controller 112 includes a step 210.
Der Schritt 210 umfasst Empfangen des Wertes x der Zustandsvariablen 202 bei der Überwachungsanwendung 209.Step 210 includes receiving the value x of the state variable 202 at the monitoring application 209.
Das Verfahren zur Steuerung des Prozesses 110 mit der Steuerung 112 umfasst einen Schritt 212.The method for controlling the process 110 with the controller 112 includes a step 212.
Der Schritt 212 umfasst Bestimmen des Wertes V(x) der quadratischen Ljapunow-Funktion
Die Eigenschaft der quadratischen Beschränktheit garantiert Robustheit gegenüber begrenzten Störungen, da für jeden Wert außerhalb des Ellipsoids
Gemäß dem Beispiel kann die Störung dk ein fehlender Wert u der Steuereingabe 206 sein. Der Wert u der Steuereingabe 206 kann aufgrund von Problemen im Kommunikationsnetzwerk 100 fehlen.According to the example, the disturbance d k may be a missing value u of the control input 206. The value u of the control input 206 may be missing due to problems in the communication network 100.
Gemäß dem Beispiel ist die Störung dk akzeptabel, bis der Wert V(x) der quadratischen Ljapunow-Funktion den Schwellenwert η überschreitet, d. h. V(x) > η.According to the example, the disturbance d k is acceptable until the value V(x) of the quadratic Lyapunov function exceeds the threshold η, i.e. V(x) > η.
Gemäß dem Beispiel ist für das Verfahren der Schwellenwert η gegeben.According to the example, the threshold value η is given for the method.
Beispielsweise wird eine Latenz des Kommunikationsnetzwerks 100 als Störungen dk modelliert, und solange die Störungen dk begrenzt sind, bringt die Steuerung 112 den Prozess 110, d. h. das System, wieder zur Stabilität.For example, a latency of the communication network 100 is modeled as disturbances d k , and as long as the disturbances d k are limited, the controller 112 brings the process 110, ie the system, back to stability.
Anstelle der Latenz, oder zusätzlich zur Latenz, kann mit den Störungen dk die Netzwerkverzögerung des Kommunikationsnetzwerks 100 modelliert und überwacht werden, oder auch Unsicherheiten oder andere Störungen modelliert werden.Instead of the latency, or in addition to the latency, the disturbances d k can be used to model and monitor the network delay of the communication network 100, or to model uncertainties or other disturbances.
Das Verfahren zur Steuerung des Prozesses 110 mit der Steuerung 112 umfasst einen Schritt 214.The method for controlling the process 110 with the controller 112 includes a step 214.
Der Schritt 214 umfasst das Ergreifen der Maßnahme, wenn bestimmt wird, dass der Wert V(x) der quadratischen Ljapunow-Funktion den Schwellenwert η überschreitet, d. h. V(x) > η, und andernfalls das Nichtergreifen der Maßnahme.Step 214 includes taking the action if it is determined that the value V(x) of the quadratic Lyapunov function exceeds the threshold η, ie, V(x) > η, and otherwise not taking the action.
Beispielsweise verringert die Überwachungsanwendung 209 den Datenverkehr in dem Kommunikationsnetzwerk 100, oder fordert eine Verringerung an.For example, the monitoring application 209 reduces the data traffic in the communication network 100, or requests a reduction.
Beispielsweise stoppt die Überwachungsanwendung 209 den Prozess, oder fordert das Stoppen des Prozesses 110 an.For example, the monitoring application 209 stops the process or requests that the process 110 be stopped.
Beispielsweise schaltet die Überwachungsanwendung 209 die Steuerung für den Prozess 110 auf der ersten Vorrichtung 102 ein, oder fordert das Einschalten an.For example, the monitoring application 209 turns on or requests control for the process 110 on the first device 102.
Beispielsweise verschiebt die Überwachungsanwendung 209 die Steuerung 104 von der zweiten Vorrichtung 104 auf die dritten Vorrichtung 106, oder fordert dies an.For example, the monitoring application 209 moves the control 104 from the second device 104 to the third device 106, or requests this.
Das physikalische Modell des invertierten Pendels ist durch das folgende System gewöhnlicher Differentialgleichungen zweiter Ordnung gegeben:
m [Kg]: Masse des Pendels 302,
M [Kg]: Masse des Wagens 304,
L [m]: Länge des Pendels vom Stift bis zum Pendelkörper,
b [Ns/m]: Reibungskoeffizient des Wagens 304,
k [Nsm/Rad]: Reibungskoeffizient des Pendels 302,
Θ [Rad]: Winkel, den das Pendel mit den durch den Stift verlaufenden vertikalen Achsen bildet, Θ = 0 stellt die aufrechte Position dar,
y [m]: Position des Wagens 304,
F [N]: auf den Wagen ausgeübte Kraft 304,
g=9,81 [m/s2]: Erdbeschleunigung.The physical model of the inverted pendulum is given by the following system of second-order ordinary differential equations:
m [Kg]: mass of the pendulum 302,
M [Kg]: Mass of the car 304,
L [m]: length of the pendulum from the pin to the pendulum body,
b [Ns/m]: friction coefficient of the carriage 304,
k [Nsm/Rad]: friction coefficient of the pendulum 302,
Θ [wheel]: angle formed by the pendulum with the vertical axes passing through the pin, Θ = 0 represents the upright position,
y [m]: position of the carriage 304,
F [N]: force exerted on the car 304,
g=9.81 [m/s 2 ]: acceleration due to gravity.
Das invertierte Pendel 300 wird für die Zustandsraumvariablen x1 = θ,x2 = Θ̇, x3 = y, x4 = ẏ und Näherungen wie Θ ≈ 0 modelliert durch
Gemäß dem Beispiel folgen auf eine empfangene Steuereingabe 402 22 aufeinanderfolgende fehlenden Steuereingaben 404.
Das Verfahren ist auf verschiedene Anwendungsbereiche anwendbar, die von softwaredefinierten Fahrzeugen, dem Internet der Dinge, IoT, intelligentem loT, IIoT, bis zu einer Edge-Cloud-basierten Steuerung und cloudbasierten Steuerung reichen.The method is applicable to various application areas ranging from software-defined vehicles, the Internet of Things (IoT), intelligent IoT, IIoT, to edge cloud-based control and cloud-based control.
Der Prozess 110 beinhaltet beispielsweise die Steuerung einer computergesteuerten Maschine, z. B. eines softwaredefinierten Fahrzeugs.For example, process 110 includes controlling a computer-controlled machine, such as a software-defined vehicle.
Die ergriffene Maßnahme kann in Abhängigkeit von den Anforderungen des Prozesses 110 und den Fähigkeiten des Kommunikationsnetzwerks 100 und/oder der dritten Vorrichtung 106 in Bezug auf die Latenz bei der Kommunikation zwischen der Steuerung 112 und dem Prozess 110 ausgewählt werden.The action taken may be selected depending on the requirements of the process 110 and the capabilities of the communication network 100 and/or the third device 106 with respect to the latency in the communication between the controller 112 and the process 110.
Unabhängig von dem Anwendungsbereich bietet das Verfahren einen Rahmen für die Durchführung der Maßnahmen, die zu einer robusten Steuerung führen.Regardless of the area of application, the procedure provides a framework for implementing measures that lead to robust control.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014131661A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | Avl List Gmbh | Method for designing a nonlinear controller for nonlinear processes |
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2024
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2025
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014131661A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | Avl List Gmbh | Method for designing a nonlinear controller for nonlinear processes |
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