基于以太网的第2代分布式列车网络控制系统(DTECS-2)

长沙市轨道交通1号线车辆采购项目的其中1列车被要求采用基于以太网的第2代分布式列车网络控制系统。介绍了该系统的功能需求、系统架构、系统性能,并与传统的基于MVB(多功能车辆总线)的分布式列车网络控制系统进行了比较。

网络远程控制技术在通信电源分布式监控系统中的应用

为建设无人值守机房管理模式,提升设备管理效率,应高度重视供电网络的早期预警与监测,构建具有快速响应能力、准确性高、实时性强的监测系统。网络远程控制技术能够实时监控分散于不同机房的通信电源设备,满足全天候自动巡检与及时告警的需求。通过分析通信电源监控需求和分布式远程监控系统的特点,探讨以网络远程控制技术为基础的通信电源监控系统的主要功能。最后,提出针对网络远程控制技术的有效应用和监控系统的优化对策,以期为通信电源监控系统的设计、使用、运维提供参考。

基于分布式滑模控制的微电网二级电压控制策略

微电网是由分布式电源(DG)、负荷、储能和控制装置等构成的可控系统,能够充分高效地利用分布式能源资源。提出了一种基于分布式滑模控制的微电网二级电压滑模控制方法,基于图论和多智能体系统原理设计了分布式滑模控制器,该滑模控制器通过通信网络获取与其相邻分布式电源的电压信息,并利用Pade近似方法对通信网络中所产生的时间延迟进行补偿。在MATLAB/Simulink平台中对该控制方法进行仿真,验证了所提出二级电压控制策略的有效性。

网络化Euler-Lagrange系统的分布式编队机动控制

研究了网络化Euler-Lagrange系统自适应编队机动控制问题.针对参数不确定的Euler-Lagrange系统,利用滑模控制方法提出了一种自适应编队机动控制算法.基于Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性.该算法的显著特点是通过引入一种特殊的有向网络拓扑来描述智能体之间的通信交互行为,使得系统中跟随者在不需要知道或估计时变机动参数的情况下,能够实现编队的方向、平移、形状的连续改变.最后对提出的自适应编队机动控制算法进行数值模拟以验证该控制方案的有效性.

基于传染病和网络流模型分析APT攻击对列车控制系统的影响

高级可持续威胁(APT)是目前工业控制系统面临的主要威胁之一。APT攻击利用计算机设备漏洞入侵列车控制网络,感染并且扩散到网络中的其他设备,影响系统正常运行,因此评价APT攻击对列车控制系统的影响非常必要。提出一种基于传染病模型和网络流理论结合的APT攻击影响分析方法。首先,分析在APT攻击的不同阶段设备节点状态之间的转化规则,结合传染病理论建立APT攻击传播模型,研究攻击过程中的节点状态变化趋势;其次,把设备节点的状态变化融入网络流模型中,研究APT攻击过程中设备节点状态变化对列车控制网络中列车移动授权信息流的影响;最后,结合列车控制系统的信息物理耦合关系,分析APT攻击对列控系统整体性能的影响。仿真实验展现了APT攻击过程中节点状态变化的趋势,验证该方法在分析APT病毒软件在列车控制网络中的传播过程对列车控制系统整体性能影响的有效性,为管理者制定防御方案提供依据,提升列车控制系统信息安全水平。

列车网络控制系统的可靠性分配方法研究

列车网络控制系统的可靠性设计与分配在权衡方案利弊、找出影响系统可靠性薄弱环节、促进设计改进等方面有非常重要的指导意义。文章从列车网络控制系统可靠性需求分析出发,研究了计算网络拓扑可靠性的理论技术,提出针对列车网络控制系统冗余架构的网络拓扑状态转移模型,并基于马尔可夫过程推导出网络拓扑可靠性计算的数学表达式;在此基础上,结合复杂度、技术发展水平、重要度、环境条件等影响因素,提出采用评分分配法进行系统部件的可靠性分配方法。最后,以实际应用项目为输入,验证了列车网络控制系统可靠性计算与分配方法。该方法有助于依据实际项目应用对网络控制系统的RAMS分配指标,设计列车网络控制系统拓扑结构,并给出RAMS设计合理性论证方法。

基于通信网络的列车控制系统

自动组网(初运行)是列车控制与管理系统(TCMS)的重要特征,通过初运行,确定列车通信网络(TCN)内的节点组成、节点之间的顺序、总线主以及各个节点相对总线主的朝向,这是TCMS对列车进行控制与管理的基础。对于基于无线通信的TCMS,由于无线列车骨干网(WLTB)的网络节点之间没有通信线缆的物理连接,以传统的方式实现自动初运行十分困难,因此实际工程中采用人工设置参数的方式来组网。同样,在虚拟联挂(VC)系统中,多列列车通过WLTB组成列车编队,也存在动态自动组网的问题。在VC系统中,由于跟随列车处于自动驾驶模式,通过人工设置参数来组网的方式也不可行。文章分析了TCN、WLTB的初运行和VC列车编队/解编,探讨了基于无线通信的列车编组初运行或编队动态组网问题的实质与根源,提出通过引入一个更大的网络系统、融合TCMS和信号系统来解决自动组网问题的方法,基于列车控制的视角给出了面向列车全自动运行的基于通信网络的列车控制(NBTC)系统自动组网方法、分层次功能和系统架构,并提出了与NBTC相关的研究方向。

虚拟轨道列车网络控制系统的构建研究

虚拟轨道列车是一款胶轮承载、双端驾驶的多编组道路列车,多编组与双端驾驶符合轨道交通电气控制系统的特点,胶轮承载及道路运营符合道路交通车辆的特性。文章通过对比分析轨道交通与道路交通领域的网络标准及总线特点,并基于某典型新能源商用车与某有轨电车的网络拓扑,提出了一种适用于虚拟轨道列车的分网段冗余的控制器局域网(CAN)网络拓扑。该网络拓扑采用分布式输入输出模块(IOU)设计,以及通道复用、车辆控制单元(VCU)冗余控制、IOU点位冗余、故障诊断等可靠性设计。通过对超级虚拟轨道列车(SRT)网络控制系统的性能测试与示范运营,证明该网络控制系统可满足虚拟轨道列车的控制需求。

制粉系统球磨机的动态数学模型及分布式神经网络逆系统控制

通过机理分析的方法建立了中间储仓式制粉系统球磨机的动态数学模型 ,给出了其解析表达式 ,从理论上揭示了球磨机系统的非线性、强耦合特征。针对制粉系统运行的不同模式 (包括正常模式和堵磨等故障模式 ) ,根据逆系统控制原理和球磨机系统的特点 ,提出了对球磨机系统控制的逆系统控制方案和基于分布式人工神经网络的逆系统控制 ,给出了适于分布式控制的模糊工况划分方法 ,并对逆系统控制进行鲁棒PID综合。计算机仿真结果证实了所建模型和所提控制方法的有效性 ,新的方法可在大范围内克服系统的非线性和强耦合问题 。

具有网络调度的航空发动机分布式控制系统协同容错控制

为解决航空发动机分布式控制系统中网络参数与控制性能之间的冲突问题,提出了一种基于线性矩阵不等式理论的网络参数与保成本容错控制器协同设计方法。建立MEF-TOD调度协议作用下状态变量和控制变量的传输特性;将采样周期和数据包容量作为未知量引入航空发动机分布式控制系统的建模过程,得到调度协议约束下的网络参数与控制系统参数联合模型;给出联合闭环系统渐进稳定且存在成本函数上界的充分条件,并给出了网络参数与控制器增益的具体求解步骤。仿真结果显示,控制器与网络参数的协同设计方法能够求解出最优采样周期和数据包容量,据此得到容错控制器能够使航空发动机分布式控制系统在发生主动丢包故障的情况下,联合闭环系统渐进稳定,且低压转子转速超调量降低了80%,参数摆动降低了66.7%,保证控制器动态性能最优。

基于通信网络机车分布式系统实时控制的分析与研究

针对基于通信网络的机车控制系统实时性要求及网络传输的可能影响,通过对列车通信网络(TCN)技术特点以及车载分布式控制应用要求的分析,总结了基于网络的实时控制的处理;在分析各个环节的延时成因及影响的基础上,重点对轨道车辆分布式控制系统实时性能进行了分析及研究,得出基于通信网络的实时控制系统必须考虑网络的影响,特别是传输延迟的影响,同时根据应用实践提出了改善基于通信网络的车载分布式控制系统实时性的原理及方法,并进行了测试及验证。

分布式网络计算在电力系统暂态稳定控制中的应用

基于“在线预算、实时匹配”和“集中管理、区域控制”的思想,该文提出一个应用于电力系统暂态稳定控制的分布式网络计算框架,采用按区域分配预想故障集的负载分配策略,可以获得较大的并行加速比。文中还给出了用Socket进行分布式网络计算的方案。

分层网络控制系统的分布式H_∞控制

针对在现代工业、航空航天等领域具有广泛应用的分层网络控制系统无法采用集中控制方式的问题,研究了分层网络控制系统的分布式H_∞控制。首先,考虑网络诱导时延、数据包丢失和全局信息不可全部获取的情形,提出了分层网络控制系统的分布式控制策略,并将网络控制系统建模为具有分布式时变时延的离散切换系统。其次,基于LyapunovKrasovskii函数法,给出了系统稳定且满足给定H_∞性能要求的充分条件,该条件依赖于时延上界信息并具有较弱的保守性。利用锥补线性化方法,将控制器设计转化为具有线性矩阵不等式形式的优化问题,给出了控制器设计的迭代算法。最后,利用仿真算例,验证了所提方法的有效性。

分布式网络化控制系统故障诊断方法的研究

为了避免分布式网络化控制系统由于网络负载过大而造成的时延和丢包问题,引入基于包的传输机制,并针对此特殊结构设计中心故障诊断单元.在诊断单元设计中,由于各子系统工作周期不同以及传输包的大小不同,将系统看作多速率采样系统,采用提升技术获得系统的离散模型.在此基础上设计状态观测器,实现分布式网络化控制系统的故障诊断.最后通过仿真验证了所提出方法的有效性.

网络结构的分布式综合控制主站系统

对电力系统监控及远动技术应用进行了综述 ,认为分层分布式开放型综合控制系统是监控及远动技术发展方向 ,统一站内通信标准及远动传输规约标准是监控及远动系统朝着这一方向发展的重要步骤 ,同时也是变电站自动化技术发展到一个新阶段的重要标志。对北京哈德威四方保护与控制设备有限公司开发成功的CSM30 0系列综合控制主站作了简要介绍。

电动轮车辆动力分布式控制系统总线网络设计

在电动轮车辆整车控制过程中,总线网络相当于车辆的神经网络,保证数据通信的顺畅与信息效率的提高,大大提高车辆安全性。根据整车动力分布式控制系统特点,设计一套应用于该系统的总线网络并完成对该网络通信的可靠性分析。所设计的总线网络主要应用了一种开放式多主串行通信总线—CAN总线进行通信,介绍了电动轮车总线网络的设计思路,确保车辆运行时动力控制系统各个功能模块的正常工作至关重要。在进行故障检测的时候,进行冗余可靠性能研究,分析总线网络冗余设计的实现方法,提出了一种全新的方法来满足冗余检测的设计要求。经试验证明,该冗余系统完全能够满足电动轮车辆在各种恶劣条件下的实际需求。最后,对CAN总线网络进行了可靠性分析,经过实验室测试,CAN总线网络不仅完全可以满足车辆控制系统通信过程的时间特性要求,且系统具有速度快而且稳定的特点。

分布式入侵检测技术在网络控制系统中的应用

随着控制系统复杂性的日益扩大,控制系统的网络化是控制系统发展的必然。自动控制、计算机网络和通讯技术的融合,为实现控制和管理信息一体化提供了一条新思路,但也带来以一系列安全问题,如何保障网络控制系统的安全是当前控制网络信息建设的研究热点。文中通过分析网络控制系统的结构和对网络安全的要求,提出了将分布式入侵检测技术运用到网络控制系统的具体方案,并对相关技术和网络安全体系的建设进行了讨论。

基于网络的分布式实时数据库系统的并发控制

通过对网络特性的研究,提出了用于DRTDBS的基于可预测性的并发控制算法。然后通过两个改进措施,即一次全发送的处理方法和动态解决冲突方法,对提出的算法进行了应用扩展,使其同样适用于MDRTDBS。最后通过delphi7.0开发的模拟实验对算法的性能进行了评估。