telekomunika-cyjn¡ zamyka si¦ wiele niezale»nych p¦tli sprz¦»enia zwrotnego, nale»¡cych do odr¦bnych ukªadów regulacji. Fakt korzystania przez wiele w¦zªów ze wspólnej sieci stwarza konieczno±¢ podziaªu mi¦-dzy nie jej zasobów, mierzonych tutaj jej przepustowo±ci¡. Podziaª ten mo»e by¢ zrealizowany na zasadzie harmonogramowania zada« transmisji, które traktuje si¦ w takim przypadku podobnie jak zadania obliczeniowe w komputerowym systemie czasu rzeczywistego [32]. Harmonogram mo»na uzale»ni¢ b¡d¹ od parametrów ukªadów regulacji wchodz¡cych w skªad rozproszonego systemu ste-rowania, b¡d¹ od warto±ci sygnaªów wyst¦puj¡cych w tych ukªadach.
Naszkicowana technika stanowi jedn¡ z odmian wspóªprojektowania (co-design), które zakªada wprowadzenie zale»no±ci mi¦dzy algorytmem sterowania automatycznego a algorytmem harmono-gramowania zada« transmisji b¡d¹ tylko na etapie projektowania rozproszonego systemu regulacji, b¡d¹ ustawicznie w czasie jego pracy. Harmonogramy zada« transmisji mog¡ by¢ ukªadane w trybie o-line (jednorazowo podczas projektowania systemu) lub powstawa¢ on-line (ustawicznie w trakcie jego dziaªania). Przykªady obu wariantów zaprezentowane b¦d¡ w dwóch kolejnych podrozdziaªach. Tryb o-line jest mo»liwy tylko wówczas, gdy o harmonogramie decyduj¡ wyª¡cznie parametry ukªadu regulacji, natomiast nie zale»y on od wyst¦puj¡cych w ukªadzie sygnaªów. Wariant on-line nadaje si¦ dla obu przypadków (zale»no±¢ od parametrów lub sygnaªów).
W trakcie ukªadania harmonogramu w trybie o-line mo»e si¦ okaza¢, »e nie jest mo»liwe znalezie-nie rozwi¡zania dopuszczalnego, speªniaj¡cego wymagania stawiane ukªadom regulacji (stabilno±¢, jako±¢ regulacji). Konieczne jest wówczas zmody kowanie tych wymaga«, przeprojektowanie regu-latorów i podj¦cie kolejnej próby uªo»enia harmonogramu. Oznacza to jednoczesny dobór harmo-nogramu transmisji i nastaw regulatorów, realizowany cz¦sto w ramach procedury iteracyjnej. Jest ona powtarzana do momentu, w którym otrzymuje si¦ dopuszczalny harmonogram i jednocze±nie stabilne ukªady regulacji, gwarantuj¡ce zaªo»on¡ jako±¢ sterowania [4].
II.3.1 Harmonogram uzale»niony od parametrów ukªadów regulacji
Metody harmonogramowania zada« transmisji z uwzgl¦dnieniem parametrów ukªadów regulacji po-dane s¡ w pracach [70, 100] oraz [13, 14]. W artykuªach [70, 100] przyj¦to zaªo»enie, »e przez sie¢ telekomunikacyjn¡ przesyªane s¡ zarówno sygnaªy wyj±ciowe, jak i wej±ciowe wszystkich obiektów regulacji w rozpatrywanym rozproszonym systemie sterowania. Sytuacj¦ t¦ przedstawia rysunek II.10, pochodz¡cy z [100]. Autorzy zaproponowali, by harmonogram transmisji ukªada¢ na podsta-wie parametru zwanego maksymalnym dopuszczalnym opó¹nieniem (Maximum Allowable Time
Rys. II.10: Pojedyncza j-ta p¦tla sprz¦»enia zwrotnego w wielop¦tlowym rozproszonym ukªadzie regulacji. ródªo: [100].
Delay), ustalanego niezale»nie dla ka»dej z p¦tli sprz¦»enia zwrotnego. Warto±¢ tego parametru wy-znacza si¦ z warunków stabilno±ci p¦tli regulacji, z u»yciem metody Lapunowa. Podczas tworzenia harmonogramu jest on przyjmowany jako górne ograniczenie okresu próbkowania dla poszczególnych p¦tli sprz¦»enia zwrotnego. Zaproponowany algorytm gwarantuje przydziaª zasobów sieci zarówno dla przesyªu danych okresowych, jak i dla transmisji o charakterze sporadycznym. Otrzymany har-monogram ma charakter statyczny, w zwi¡zku z czym mo»e by¢ opracowany w trybie o-line. Z kolei autorzy prac [13,14] zaªo»yli, »e przez sie¢ przesyªane b¦d¡ jedynie sygnaªy wyj±ciowe obiek-tów regulacji. Schematycznie przedstawia to rysunek II.11, cym z artykuªu [14]. Tutaj
harmono-Rys. II.11: Wiele p¦tli sprz¦»enia zwrotnego zamkni¦tych przez wspóln¡ sie¢. ródªo: [14]. gram ukªadany jest z u»yciem algorytmu RM (Rate Monotonic), za± priorytety zada« transmisji zale»¡ od maksymalnych dopuszczalnych okresów próbkowania w poszczególnych ukªadach regula-cji, gwarantuj¡cych zachowanie stabilno±ci. Autorzy zwrócili uwag¦ na mo»liwo±¢ ªatwej realizacji zaproponowanego algorytmu harmonogramowania w sieci CAN, w której kolizji unika si¦ stosu-j¡c mechanizm arbitra»u bitowego na bazie identy katorów wiadomo±ci. Nale»y tylko uzale»ni¢ te identy katory od przyj¦tych priorytetów, a sie¢ CAN samoczynnie zrealizuje zadanie harmonogra-mowania. W omawianych pracach podano równie» sposób doboru harmonogramu optymalnego.
Wska¹nik jako±ci uzale»niono tu od uzyskanych okresów próbkowania poszczególnych ukªadów re-gulacji. Rozpatrzono te» przypadek sieci, w której wyst¦puj¡ opó¹nienia transmisji, a tak»e wariant ukªadu z siecia telekomunikacyjn¡ dopuszczaj¡c¡ gubienie pakietów.
II.3.2 Harmonogram uzale»niony od sygnaªów w ukªadach regulacji
W dwóch opisanych wy»ej rozwi¡zaniach ide¦ wspóªprojektowania zrealizowano ukªadaj¡c harmo-nogram transmisji w oparciu o wybrane parametry ukªadów regulacji. Obecnie przedstawimy rozwi¡zanie, w którym harmonogram uzale»niono od warto±ci sygnaªów wyst¦puj¡cych w ukªadzie regulacji. Pochodzi ono z prac [40,126129]. Rozwa»a si¦ w nich pojedynczy wielowymiarowy i nie-liniowy ukªad regulacji, przedstawiony na rysunku II.12, zapo»yczonym z [126]. Sie¢ po±redniczy tu
Rys. II.12: Wielowymiarowy rozproszony ukªad regulacji (xc stan regulatora, xp stan obiektu, y sygnaª wyj±ciowy obiektu, ˆy najaktualniejsza (najpó¹niej przesªana przez sie¢) dost¦pna regu-latorowi warto±¢ sygnaªu wyj±ciowego obiektu). ródªo: [126].
jedynie w przesyªaniu sygnaªów wyj±ciowych obiektu do regulatora. Z ka»dym z wielu wyj±¢ obiektu stowarzyszony jest odr¦bny czujnikw¦zeª sieciowy, a wszystkie w¦zªy wymieniaj¡ dane w ramach wspólnej sieci. Harmonogram transmisji jest tu ustalany na bie»¡co w czasie pracy systemu i ma wobec tego charakter dynamiczny. Opiera si¦ on na priorytetach, które zale»¡ od warto±ci sygnaªów wyj±ciowych obiektu. Priorytet jest tym wy»szy, im wi¦ksza jest ró»nica mi¦dzy aktualn¡ warto±ci¡ sygnaªu a warto±ci¡ ostatnio przesªan¡ przez sie¢. Zastosowany algorytm harmonogramowania zostaª okre±lony przez autorów terminem Try-Once-Discard (TOD). W praktycznych rozwi¡zaniach mo»na go ªatwo zrealizowa¢, je±li u»ywana jest sie¢ CAN, w sposób analogiczny do opisanego w poprzednim podrozdziale. Autorzy sformuªowali warunki, dla jakich ukªad zachowuje stabilno±¢ i przedstawili wyniki symulacji komputerowych jego pracy dla przykªadowego obiektu regulacji.
Podstawowa zaleta zaprezentowanych wy»ej metod co-design to mo»liwo±¢ uzyskania wysokiej ja-ko±ci regulacji przy ograniczonej przepustowo±ci dost¦pnej sieci telekomunikacyjnej. Wad¡ jest na-tomiast kªopotliwa implementacja w przypadku wi¦kszo±ci u»ywanych w praktyce przemysªowej sieci.