[发明专利]一种数字化网络控制系统建模方法

说明书

本发明公开了一种数字化网络控制系统建模方法，其特征在于，上述方法包括如下步骤：建立数字化网络控制系统的性能指标参数；获取所述性能指标参数对应的函数及状态空间表达并进行变采样的离散化；获取所述性能指标参数对应的函数的性能评价函数，并且离散化处理；加权平均获取控制回路的权重系数，获得所述数字化网络控制系统性能模型；建立系统可靠性模型；根据网络连通可靠性的要求和每种状态对应的网络故障判据，获得网络可靠度；通过系统的控制模型确定系统性能与系统内外因集合之间的函数关系，确定系统参数集与可靠度的关系，获得性能与可靠度一体化模型。实现对数字化网络控制系统的迭代优化，完善数字化网络控制系统的设计。

技术领域

本发明属于数字化网络控制评估领域，具体是一种数字化网络控制系统性能与可靠性一体化建模方法，保证数字化网络控制系统的性能和可靠性。

背景技术

数字化网络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。

随着通信技术的不断进步，网络控制系统有了越来越多的应用场景。网络控制系统中的信号通过网络传输，不仅可以实现资源共享、远程操作与控制，同时也省去了不必要的配线，减少系统复杂度，能有效减少系统的重量和体积，也降低了设计及架设系统需要的成本。

控制系统对于装置来说至关重要，主要用于维持装置运行控制和管理。具体而言，采用有效控制方法，以维持装置正常运行，控制系统属于典型复杂控制系统，其组成设备众多，包括测量装置、运算采集装置、监控台、保护装置、控制屏等各种需要控制的节点，针对装置控制系统可靠性分析在现有技术中主要以定性、逻辑推理为主，上述定性的性能评价方法存在不足，现有失效评估手段不适用于控制系统可靠性评估的问题，也不利于实现对数字化控制系统的失效特性的定量评估。数字化网络控制系统的性能设计和可靠性设计彼此隔离，尚未形成系统的综合设计方法，已成为制约数字化网络控制系统发展的技术瓶颈。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种数字化网络控制系统的建模方法，根据控制系统需求，通过数字化网络控制系统节点与链路设计，完成建模方法的完善和检验，形成一套控制系统性能和可靠性建模方法，以支撑高性能的数字化网络控制系统研发，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。

本发明公开一种数字化网络控制系统建模方法，其特征在于，上述方法包括如下步骤：

建立数字化网络控制系统的性能指标参数；获取所述性能指标参数对应的函数及状态空间表达并进行变采样的离散化；

获取所述性能指标参数对应的函数的性能评价函数，并且离散化处理；

加权平均获取控制回路的权重系数，获得所述数字化网络控制系统性能模型；

建立系统可靠性模型，根据所述系统功能逻辑关系建立可靠性框图，自底向上计算数字化控制系统可靠度；

使用两端可靠度、K端可靠度和全端可靠度作为所述数字化网络控制系统可靠性指标，实现网络拓扑建模，再在拓扑模型的基础上，根据部件可靠度，可以算得网络处于每种状态的概率；根据网络连通可靠性的要求和每种状态对应的网络故障判据，获得网络可靠度；

通过系统的控制模型确定系统性能与系统内外因集合之间的函数关系，确定系统参数集与可靠度的关系，获得性能与可靠度一体化模型。