автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Разработка и исследование математической модели цифрового управления с регулярным квантованием стохастической передачей информации

485гЗВ4

На правах рукописи

^ Л

ИВАШИН АЛЕКСЕЙ ЛЕОНИДОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ С РЕГУЛЯРНЫМ КВАНТОВАНИЕМ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные

методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание степени кандидата технических наук

Воронеж-2011

4852384

Работа выполнена на кафедре информационных технологий моделирования и управления Воронежской государственной технологической академии.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Абрамов Геннадий Владиленович (Воронежская государственная технологическая академия)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тихомиров Сергей Германович (Воронежская государственная технологическая академия)

кандидат технических наук ; Алейникова Светлана Александра!-"-.. (Воронежская государственный технический университет)

Ведущая организация: Воронежский государственный университет,

г. Воронеж

Защита состоится «05» июля 2011 года, в 14 час. 00 мин. на задании диссертационного совета Д 212.035.02 в ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, д. 19.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес совета академии. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан «03» июня 2011 года.

Автореферат размещен на официальном сайте ВГТА www.vgta.vrn.ru «03» июня 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета к.т.н., доц. И.А. Хаустов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анализ тенденций развития информационных систем промышленных предприятий, использующих развитые информационные системы автоматизации, показал, что на нижнем уровне широкое применение получили протоколы на основе стандартов промышленного Ethernet (Profinet, EtherCAT, EthernetPowerlink, EtherNet/IP и др.). Используемый при этом метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD) при передаче информации не предоставляет гарантий доставки. Однако, необходимо отметить, что одним из основных требований к системам управления является детерминированность по времени. Поэтому для разработки и исследования таких систем необходимо создание новых математических моделей и алгоритмов на их основе, учитывающих специфику данного метода доступа и прогнозирующих области устойчивого функционирования.

Исследованию систем со стохастической передачей информации посвящены работы Артемьева В. М., Шубладзе А. М. и Иванова В. А. Используемые ими подходы позволяют анализировать системы со случайной структурой, но не учитывают особенности функционирования канала конкурирующего доступа. В разработанных Тумановым М. П., Georges J,-Р., Vatanski N. и др. моделях учитывались некоторые особенности стандарта Ethernet, однако исследователи ограничились рассмотрением лишь предельных режимов работы. Поэтому разработка и исследование моделей для системы с регулярным квантованием в условиях случайного времени доставки в канале множественного доступа является актуальным.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ по теме «Математическое и компьютерное моделирование в задачах проектирования и оптимизации функционирования информационных технологических систем» (ПС № 01.2006.06298), а также в рамках грантов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» по теме «Разработка открытых информационных систем перерабатывающих производств» (ГК № П947) и ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 гг.» по теме «Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания систем мониторинга и управления энергопотребления в зданиях и сооружениях» (ПС № 02.552.11.7053).

Цель работы - разработка и исследование математической модели цифрового управления с регулярным тактом квантования в условиях случайной передачи данных по сетевому каналу множественного доступа.

Задачи исследования:

• синтез структурной модели сетевой системы управления и создание математической модели ее функционирования при передаче данных по каналу множественного доступа;

• анализ и выбор оптимальной численной схемы расчета выходных параметров модели в области устойчивости решений математической модели;

• исследование влияния параметров математической модели на изменение области устойчивых решений модели;

• разработка комплекса предметно-ориентированных программ для проведения численных и физических экспериментов, хранения, обработки экспериментальных данных и проверки адекватности математической модели.

Методы исследования. Использованы теория случайных марковских процессов и систем со случайной структурой, а также системный подход, методы вычислительной математики, дифференциальных уравнений, теории автоматического управления.

Научная новизна.

1. Разработана методика моделирования цифрового управления в канале множественного доступа в условиях регулярного квантования моментов выдачи регулирующего воздействия и моментов трансляции данных выхода объекта в канал множественного доступа. Данная схема квантования позволяет повысить эффективность функционирования систем управления с учетом случайных задержек и высокой вероятности потерь данных при передаче через канал доступа.

2. Разработан приближенный метод численного анализа модели, отличающийся трансформацией исходных уравнений в алгебраические рекуррентные зависимости для математического ожидания и дисперсии фазовых координат системы.

3. Предложен численный метод идентификации областей устойчивости математической модели в координатах k^Ji^xIT^) по математическому ожиданию и дисперсии, позволяющий анализировать изменение параметров системы управления на устойчивость решения и алгоритм определения качественных показателей процесса управления на основе канала множественного доступа.

Практическая значимость состоит в повышении эффективности функционирования цифровых систем управления, использующих канал множественного доступа для передачи информации (стандарт Ethernet), за счет внесения изменений в процесс квантования. Разработанный программный комплекс позволяет производить синтез и анализ цифровых сис-

тем управления с целью расчета их параметров и определения областей устойчивости.

Результаты работы в виде комплекса программ для моделирования и исследования процессов в системах управления на основе канала конкурирующего доступа апробированы на предприятии "Воронежский Технопарк".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на III международной конференции "Computer, Information, Systems Sciences and Engineering (CISSE'09)" (г. Бриждпорт, США, 2009), на IX, X и XII международной научной конференции "Кибернетика и высокие технологии XXI века" (г. Воронеж, 2009, 2008, 2010 г.), на XXI и ХХШ, международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (г. Саратов, 2008, 2010 г.), на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Воронеж, 2009 г.), во Всероссийской школе-семинаре "Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий" (г. Тамбов, 2007 г.), на отчетных научных конференциях ВГТА (г. Воронеж, 2007, 2008,2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из которых 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ и 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора. Личный вклад автора заключается в постановке задач и их решении. Автором разработаны математические модели, приведены методы расчета областей устойчивости решений, синтезированы алгоритмы и предметно-ориентированные программы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Материал изложен на 156 страницах, содержит 58 рисунков и 7 таблиц. Библиография включает 106 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен анализ современного состояния исследования систем с методом передачи данных, основанном на множественном доступе с контролем несущей и обнаружением коллизий. Приведены данные по структуре стека современных промышленных протоколов. Показана актуальность задачи повышения эффективности работы цифровых систем управления путем выбора единого способа обмена данными между устройствами.

На основе анализа моделей работы систем управления классифицированы возможные схемы учета случайной компоненты во времени передачи:

• управляющее воздействие производится синхронно с квантованием датчика, эти моменты совпадают, т. е. минимальное время, через которое объект получит данное воздействие равно такту квантования;

• моменты выдачи управляющего воздействия задаются в аналитическом виде, но не учитывается случайный характер величины времени доставки пакета с управляющим воздействием по сети;

• моменты выдачи управляющего воздействия в системе управления есть случайные величины с некоторым законом распределения, зависящим от свойств канала передачи информации (в частности, от его загрузки).

Показано, что повысить эффективность функционирования системы управления можно за счет учета зависимости момента времени выдачи управляющего воздействия от момента квантования датчика. Обосновывается возможность использования аппарата теории систем со случайной структурой для проведения математического моделирования.

Во второй главе на основе системного подхода разработана структура канала множественного доступа (КМД) и цифрового датчика (ЦЦ>, как элементов цифровой системы управления (ЦСУ) и обобщенная структурная модель ЦСУ с обменом данными по КМД. Произведено математическое моделирование стохастической передачи информации в ЦСУ на основе теории систем со случайной структурой, и выполнен анализ адекватности разработанной математической модели.

ЦД

Рис. 1 Обобщенная структурная схема

В данной части диссертационной работы рассмотрен алгоритм функционирования моделируемой системы, структурная схема которой представлена на рис. 1. Цифровой датчик с заданным тактом квантования

Т0 квантует выходной сигнал объекта регулирования (ОР). После считывания данных ЦД передает их цифровому регулятору (ЦР) по КМД. Если за время Т0, т.е. до нового квантования выходного сигнала ОР, данные не были переданы ЦР, то ЦД проводит новое квантование и заменяет старые данные новыми. При этом передаче по КМД подлежат новые данные. ЦР на каждом такте квантования выдает на ОР регулирующее воздействие вне зависимости от факта получения данных через КМД.

Частоты работы ЦД и ЦР предполагаются равными и постоянными, но моменты квантования ЦД и моменты выдачи управляющего воздействия на ОР регулятором не совпадают. Полагаем, что моменты выдачи регулирующего воздействия ЦР отстают от соответствующих моментов считывания данных ЦД с выхода объекта регулирования на время т.

Функции КМД частично выполняют блок формирования рассогласования (БФР), ЦД и квантователь к$ с фиксатором. Рассматриваемый объект регулирования описывается линейным дифференциальным уравнением соответствующего порядка. На вход объекта с регулирующим воздействием и(0 подается белый шум £(<)•

Данная система моделируется совокупностью непрерывной и дискретной частей. Здесь Wл{p) - передаточная функция непрерывной часта ЦД (чувствительного элемента), а квантователь к4 регулярно квантует выходной сигнал х(() с тактом Г0. Таким образом:

^ = (*(0" - УМ~)Ы0 + ЗгЮ). 0)

Здесь и далее знак минуса в обозначениях *(<)" означают что значение функции х(1) берется слева от точки разрыва первого рода, по аналогии знак плюса - справа от точки разрыва. Квантователь к5 квантует выход ЦД, если данные за время Т0 были переданы по КМД на ЦР. Совместно с фиксатором, он образует ячейку памяти для сохранения переданных данных и дальнейшего их использования в БФР, таким образом:

^Р = Су1(СГ-У2(0-)Л СО- (2)

Рассматриваемую ЦСУ можно описать непрерывно-дискретным стохастическим уравнением вида:

НО = - л/(£) - 2}=1 в, ПОд^О + су (г). (?)

где У(0 - «-мерный фазовый вектор; 2(() - «-мерный вектор регулярных воздействий; А, С - «хи-матрицы непрерывной части системы; В} - п*п-матрицы дискретной части системы; У(0 — /7-мерный вектор белых шумов, 5/(0 = — г^) - случайные последовательности дельта-

импульсов (в моменты вектор фазовых координат испытывает разрыв первого рода).

Функции g](/) имеют следующий вид:

• ёМ ' последовательность импульсов, кратная Т0, соответствующая событию передачи данных за время 7Ь-т (вероятность р2);

• &(0 — последовательность импульсов, кратная Т0, соответствующая событию, в результате которого за время Т0-т передача данных не произошла (вероятность 1 -р2);

• й(0 - последовательность импульсов, кратная Т0+т, соответствующая событию передачи данных за время г (вероятность р\)\

• ё*(0 ~ последовательность импульсов, кратная 7о+т, соответствующая событию, в результате которого за время т данные не были переданы на регулятор (вероятность 1-рО-

Рассмотрим отрезок времени (кТ0; кТ0+т), где к Е Ш, на котором векторный процесс У(() непрерывен. Уравнение (3) на данном интервале можно представить в виде:

= 2(0 - АУ(С) + СУ(0. (4)

Этот многомерный непрерывный Маковский процесс имеет функцию плотности вероятности ДУ,/), удовлетворяющую уравнению Фоккера-Планка-Колмогорова (ФПК):

з/(У,0 _ Г»\т„п,л (5)

дг

где П(У,0 — вектор плотности потока вероятности, с начальным условием (6) и условием нормировки (7):

/(у,01,=кТо+ = /(к,кг0+), (6)

Используя уравнение ФПК, найдем уравнения вероятностных моментов -математического ожидания и дисперсии:

( М(£) =г(Ь)-АМЮ, (

1©(е) = -Л0(с)-0(с)Аг + СЗ<Ц)СТ.

Рассматривая систему дифференциальных уравнений (8) с предположением, что такт квантования Т0 мал, можно перейти к конечно-разностным уравнениям (9). Здесь рассмотрены моменты времени слева от кТ0+т, т. е. перед квантованием регулятора:

( М[(.кТ0 + т)-] = тг[кТ0~] + (/ - тА)М[кТ0+],

1©[(^г0 + т)-] = (7 - тЛ)©[йГ0+] - ®[кТ0+]Атт + тС5[кТ0+]Ст. Рассмотрим зависимости функции плотности вероятности в точках слева и справа от момента квантования:

Г(У, ок + 1)Г0+) = Ш, (к + 1)Г0+) + Ш, (к + 1)Г0+), (10)

где/| и f2 — условные функции плотности вероятности, такие что выполняется условие (11).

£™ifi(Y.V+f2(Y,t))dY=l, (11)

fi(Y, (.кТ0 + т)+) = p2\Fr1\f(Fr1Y, (кТ0 + т)"), П2)

W. (кТ0 + т)+) = (1 - p2)|F2-1|/(F2"1K, (кТ0 + г)"). В соответствии с (9) можно перейти к уравнениям вероятностных моментов для точки справа от t=kTQ+v.

M[t+] = (p2fi + (1 - p2)f2)M[t-], 0[t+] = p2(FMt~]FÏ + (FtM[t-] - M[t+]) •

+ (13)

+(1 " p2)(F20[r]F2T + (F2M[t~] - M[t+]) •

•(F2Mtt-]-M[t+])T) где Fi =I-BU F24-B2,1- единичная матрица размерностью n *rt.

Рассматривая отрезок (кТ0; кТ0-Н:) и, проводя аналогичные рассуждения для момента слева от точки (Л+1)Г0 при условии /=ЛТ0+т имеем: (М[(к + 1)Г0-] = (Т0 - r)Z[t+] + (/ - (Т0 - т)A)M[t+l I 0[(fc + 1 )Т0~] = (/ - (Г0 - г)Л)0[Г] - (14)

( -0[е-]Лт(7-о - т) + (Т0 - T)C5[t+]Cr

Для моментов в точках справа t=(k+\)TQ получаем:

M[t+] = (PlF3 + (1 - Pi)F4)Af[t-], 0[t+] = Pi(F30[t-]F3r + (.F3M[t~]-M[t+Y) •

■(F3M[t-]-M[t+]Y) + (15)

+(1 - Pi)(F40[t-]F4r + (F4M[t"] - M[t-]) • •(F4M[t-]-Af[t+])r) где F3=I-B3, Ft=I-BA, / -единичная матрица размерностью n*n.

Получена рекуррентная формула для математического ожидания:

M [((fc + 1)Г0)+] = (ptF3 + (1 - Pl)F4) («То - x)Z[(fcr0 + т)+]) +

+(/ - (Т0 - r)AXp2Fi + (1 - p2)F2)(rZ[kT+] + (/ - Ti4)Af[fc7*o"])).

Адекватность данной модели проверена по критерию Фишера, с доверительной вероятностью 0,05 гипотеза сравнения подтверждена (FM=0,918, F3=l,159). На рис. 2 представлены экспериментальные данные и результаты моделирования. Показано, что кривые отдельных реализация процесса управления (кривые 2) лежат внутри коридора ошибки по модели (кривые 3).

Выход объекта управления

Время, такты

Рис. 2 Экспериментальные и модельные данные процесса с коридорами ошибки

В третьей главе проведено исследование модели и анализ влияния параметров модели системы на изменение границ устойчивости.

Анализ решений модели для переходных процессов проведен для различных режимов моделирования (синхронный - моменты квантования датчика и выдачи управляющего воздействия совпадают и асинхронном — выдача управляющего воздействия запаздывает на время т) в сравнении с экспериментальными данными.

Качественные характеристики переходного процесса, полученные на основе экспериментальных данных и данных, рассчитанных по моделям с синхронным и асинхронным квантованием, показывают необходимость использование асинхронного квантования при высоких загрузках сети (рис. 3 и 4). На указанных рисунках кривые 1 - экспериментальные данные, 2 -данные полученные по модели с асинхронным квантованием, 3 - данные по модели с синхронным квантованием.

Кроме того, определены закономерности влияния основных параметров математической модели на качество переходного процесса и сформулированы рекомендации по выбору параметров СУ для обеспечения заданного качества управления.

Время регулирования, мс 700

500' 77 83 85 88 90 93 Рис. 3 Зависимость времени регулирования модели от нагрузки КМД

Перерегулирование 0,18

0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06

2

/ / 1 /3

-—

Загрузка КМД, -1-

77 83 85 88 90 93 Рис. 4 Зависимость времени перерегулирования модели от нагрузки КМД

Использованный метод расчет позволил проводить анализ областей устойчивости решений модели. Устойчивость решений модели проводилась на основе критерия Джури. Области устойчивых решений определятся параметрами системы, верхние границы которых показаны для случаев увеличения загрузки КМД (рис. 5) и увеличения такта квантования (рис. 6).

Наибольший интерес представляет влияние времени т на размер области устойчивых решений. Анализ показал, что изменение т может менять устойчивость решений системы. Так наибольшая область устойчивости соответствует т=(0,6.. .0,8)Т0 при различных параметрах системы.

1 — ЗарузгаКЧВ75» 2— ЗфузиКМД№& 3 — Загааа КМД 90% 1

1— Такт кдекговзния O.OCSc

2 — Такт квантования 0,004 с

3 — Tart квантования 0,003 с

' ао ЛЯ 1.0

Рис. 5 Области устойчивости (под кривыми) для различных значений нагрузки

.9 а» 1,о

Рис. 6 Области устойчивости (под кривыми) для различных значений такта квантования

В четвертой главе изложена техника и методика проведения экспериментов на установке (рис. 7), а также обработки экспериментальных данных.

Регулятор осуществляет прием и валидацию пакета с регулирующим воздействием через интерфейс 2. Процесс валидации осуществляется для отфильтровывания дублированных пакетов или пакетов пришедших несвоевременно. В случае потери пакета (отсутствия в течении такта), расчеты ведутся на базе последнего валидного значения выхода объекта.

' Надежный канал передачи данных |

Объект осуществляет прием из надежного канала передачи данных пакета с регулирующим воздействием через

интерфейс 3. Далее, с заданным тактом,

производится расчет нового

__значения выхода объекта по

Исследуемый канал множественного ', заложенному алгоритму и

_ _ _____' трансляция его в КМД через

Рис. 7 Принципиальная схема экспериментальной интерфейс 4. Приемом И установки передачей занимаются

независимые асинхронные потоки исполнения. Генератор загрузки является элементом экспериментальной системы управления, осуществляющим изменение параметров функционирования канала множественного доступа. Использование разработанного программного обеспечения позволяет изменять скорость и объем транслируемого трафика.

В пятой главе рассмотрены алгоритмы получения областей устойчивости изложенной модели. Представлена структура программного обеспечения для исследования и анализа систем управления с зависимым квантование (рис. 8).

Разработанное программное обеспечение позволяет проводить численные и физические эксперименты при различных режимах работы системы, осуществлять анализ ее функционирования, и определять области устойчивой работы. Его можно использовать как для анализа уже функционирующих систем с целью повышения эксплуатационных характеристик, так и при разработке новых информационных систем.

В приложениях приведены материалы и разработки автора, свидетельствующие о практическом использовании результатов исследования и

Рис. 8 Структурная схема информационной системы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Анализ функционирования систем, использующих конкурирующий доступ к среде передачи данных, показал необходимость разработки математической модели, учитывающей зависимость моментов времени квантования датчика и выработки управляющего воздействия в условиях недетерминированности передачи.

2. Проведенное на основе системного анализа моделирование позволило разработать структурную модель использующую канал множественного доступа, содержащую квантователи, интеграторы и сумматоры, которая позволяет моделировать режимы работы системы управления при условии зависимого квантования.

3. Разработана дискретная математическая модель, которая при квантовании датчика через время Т0, на основе вероятностей доставки пакетов за время г и Тгг, позволяет найти стохастические характеристики фазовых координат системы посредством рекуррентного алгоритма.

4. Разработана численная схема определения областей устойчивости математической модели, позволяющая получить области устойчивого функционирования системы в различных диапазонах загрузки сети. Например, для системы управления с объектом регулирования, представленным в виде инерционного звена 1-го порядка и пропорционально-интегральным регулятором, времени квантования датчика и выработки управляющего воздействия дает увеличение области устойчивости почти в два раза для величины т/Т0 лежащей в пределах [0,6; 0,8].

5. Анализ моделирования показал, что наиболее целесообразно при описании рассматриваемых систем управления использовать модель с зависимым квантованием при загрузках канала передачи данных в пределах от 40% до 80%. В данном случае интегральный показатель расхождения математического ожидания выхода объекта экспериментальных данных не превышает 7%.

6. Разработан пакет предметно-ориентированных программ, позволяющих проводить экспериментальные исследования и оценку переходных процессов систем управления по двум центральным моментам, определять качественные показатели процесса управления (интегрально-квадратичную ошибку, время регулирования, перерегулирование, коэффициент затухания, статическую ошибку), исследовать устойчивость решений модели.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Ивашин, А. Л. Цифровая система управления с передачей информации по каналу множественного доступа и регулярным тактом

квантования [Текст] / A. JI. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Автоматизация и современные технологии, 2009. - №9 - с. 35 - 39.

2. Ивашин, A. JT. Анализ области применимости асинхронной математической модели цифровой системы управления [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Вестник ВГТА серия "Информационные технологии, моделирование и управление", 2010. - № 2 -с. 32-38.

3. Ивашин, А. Л. Математическое моделирование системы управления освещением на базе протокола Ethernet [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Н. Рязанов, Г. В. Абрамов, О. А. Зинченко // Вестник ВГТУ, том 6, № 9, Воронеж, 2010, с. 162-164.

Статьи и материалы конференций

4. Ивашин, А. Л. Математическая модель цифровой системы управления с ПИД-регулятором и регулярным тактом квантования при передаче данных по каналу множественного доступа [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Материалы IX междунар. науч,-тех. конф. "Кибернетика и высокие технологии" / Воронеж, ВГУ, 2008 - т. 1-е. 407-416.

5. Ивашин, А. Л. Математическое моделирование цифровых систем управления с регулярным тактом квантования [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Материалы XXI международной науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях" - ММТТ-21 / Саратов, Саратов, гос. технич. ун-т, 2008. - т.6 - с. 221 - 224.

6. Ивашин, А. Л. Функционирование цифровой системы управления в асинхронном режиме [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Вестник ВГТА серия "Информационные технологии, моделирование и управление", 2009. - №2 (40), Воронеж, 2009. - с. 84 - 88.

7. Ивашин, А. Л. Математическая модель цифровой системы управления с ПИД-регулятором и регулярным тактом квантования при передаче данных по каналу множественного доступа [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Материалы Х-ой междунар. науч.-тех. конф. "Кибернетика и высокие технологии" / Воронеж, ВГУ, 2009 - т. 2 — с. 506-514.

8. Ivashin, A. L. Mathematic model of digital control sysytem with PIDregulator and regular step of quantization with information transfer via then channel of plural access [Текст] / A. L. Ivashin, G.V.Abramov, A.E.Emelyanov // Advances in Computer and Information Sciences and Engineering (CISSE' 2009) / University of Bridgeport, CT, USA - pp. 437 -442.

9. Ивашин, А. Л. Экспериментальное исследование асинхронных систем управления [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов Материалы XXIII международной науч. конф. "Математические методы в

технике и технологиях" - ММТТ-23 / Саратов, Саратов, гос. технич. ун-т, 2010.-t.10 -C. 82-83.

Ю.Ивашин, А. Л. Определение областей применимости математической модели функционирования цифровой системы управления при передачи данных по каналу множественного доступа [Текст] / А. Л. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Материалы Х1-ой междунар. науч.-тех. конф. "Кибернетика и высокие технологии" / Воронеж, ВГУ, 2010-т. 1-е. 409-419.

11. Ивашин, А. Л. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2010612894 Информационная система моделирования сетевой системы управления [Текст] / А. Л. Ивашин, Г. В. Абрамов, А. Е. Емельянов, Н. А. Сурмач, заявл. №2010611140 09.03.2010; зарег. 28.04.2010.

Подписано в печать ОЪО&./( формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия» (ГОУВПО «ВГТА») Отдел оперативной полиграфии ГОУВПО «ВГТА» Адрес академии и отдела оперативной полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19.

ВВЕДЕНИЕ

1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

1.1 .Применение технологий автоматизации на производстве и в системах интеллектуальных зданий

1.2. Анализ работы сетевых протоколов

1.3. Современные подходы к математическому моделированию сетевых систем управления

1.4.Цель и задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ СЕТЕВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ КАНАЛА МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА

С ФИКСИРОВАННЫМИ ЧАСТОТАМИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДАТЧИКА И РЕГУЛЯТОРА

2.1.Структурное математическое моделирование ССУ

2.2.Математическая модель ССУ с передачей информации по КМД 47 2.3.Оценка результатов математического моделирования 52 2.4.Выводы

3. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ С РЕГУЛЯРНЫМ КВАНТОВАНИЕМ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ИНФОРМАЦИИ

3.1.Устойчивость математической модели системы управления

3.2.Исследование влияния конструктивных параметров на 55 устойчивость модели управления

3.3.Исследование влияния функциональных параметров на устойчивость модели управления

3.4.Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 76 4.1 .Техника эксперимента

4.1.1. Структурные схемы экспериментальной установки

4.1.2. Программные компоненты экспериментальной установки 82 4.2.Методика экспериментов и обработки полученных данных

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1.Методика расчета переходных процессов и областей устойчивости сетевой системы управления

5.1.1. Методика расчета качественных показателей переходного процесса

5.1.2. Методика определения устойчивости сетевой системы с заданными параметрами

5.2.Пример расчета переходных процессов и областей устойчивости

5.3.Разработка информационной системы моделирования сетевой системы управления

5.4.Выводы

Актуальность работы. Анализ тенденций развития информационных систем промышленных предприятий, использующих развитые информационные системы автоматизации, показал, что на нижнем уровне широкое применение получили протоколы на основе стандартов промышленного Ethernet (Profinet, EtherCAT, EthernetPowerlink, EtherNet/IP и др.). Используемый при этом метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD) при передаче информации не предоставляет гарантий доставки. Однако, необходимо отметить, что одним из основных требований к системам управления является детерминированность по времени. Поэтому для разработки и исследования таких систем необходимо создание новых математических моделей и алгоритмов на их основе, учитывающих специфику данного метода доступа и прогнозирующих области устойчивого функционирования.

Исследованию систем со стохастической передачей информации посвящены работы Артемьева В. М., Шубладзе А. М. и Иванова В. А. Используемые ими подходы позволяют анализировать системы со случайной структурой, но не учитывают особенности функционирования канала конкурирующего доступа. В разработанных Тумановым М. П., Georges J,-Р., Vatanski N. и др. моделях учитывались некоторые особенности стандарта Ethernet, однако исследователи ограничились рассмотрением лишь предельных режимов работы. Поэтому разработка и исследование моделей для системы с регулярным квантованием в условиях случайного времени доставки в канале множественного доступа является актуальным.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ по теме «Математическое и компьютерное моделирование в задачах проектирования и оптимизации функционирования информационных технологических систем» (ГК № 01.2006.06298), а также в рамках грантов ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» по теме «Разработка открытых информационных систем перерабатывающих производств» (ГК № П947) и ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 гг.» по теме «Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания систем мониторинга и управления энергопотребления в зданиях и сооружениях» (ГК № 02.552.11.7053).

Методы исследования. Использованы теория случайных марковских процессов и систем со случайной структурой, а также системный подход, методы вычислительной математики, дифференциальных уравнений, теории автоматического управления.

Научная новизна.

1. Разработана методика моделирования цифрового управления в канале множественного доступа в условиях регулярного квантования моментов выдачи регулирующего воздействия и моментов трансляции данных выхода объекта в канал множественного доступа. Данная схема квантования позволяет повысить эффективность функционирования систем управления с учетом высокой вероятности потерь данных и случайных задержек при передаче через канал доступа.

2. Разработан приближенный метод численного анализа модели, отличающийся трансформацией исходных уравнений в алгебраические рекуррентные зависимости для математического ожидания и дисперсии фазовых координат системы.

3. Предложен численный метод идентификации областей устойчивости математической модели в координатах (т/Го, &реЛоб) по математическому ожиданию и дисперсии, позволяющий анализировать изменение параметров системы управления на устойчивость решения и алгоритм определения качественных показателей процесса управления на основе канала множественного доступа.

Практическая значимость состоит в повышении эффективности функционирования цифровых систем управления, использующих канал множественного доступа для передачи информации (стандарт Ethernet), за счет внесения изменений в процесс квантования. Разработанный программный комплекс позволяет производить синтез и анализ цифровых систем управления с целью расчета их параметров и определения областей устойчивости.

Результаты работы в виде комплекса программ для моделирования и исследования процессов в системах управления на основе канала конкурирующего доступа апробированы на предприятии "Воронежский Технопарк".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на III международной конференции "Computer, Information, Systems Sciences and Engineering (CISSE'09)" (г. Бриждпорт, США, 2009), на IX, X и XII международной научной конференции "Кибернетика и высокие технологии XXI века" (г. Воронеж, 2009, 2008, 2010 г.), на XXI и XXIII, международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (г. Саратов, 2008, 2010 г.), на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Воронеж, 2009 г.), во Всероссийской школе-семинаре "Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий" (г. Тамбов, 2007 г.), на отчетных научных конференциях ВГТА (г. Воронеж, 2007, 2008, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из которых 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ и 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора. Личный вклад автора заключается в постановке задач и их решении. Автором разработаны математические модели, приведены методы расчета областей устойчивости решений, синтезированы алгоритмы и предметно-ориентированные программы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Материал изложен на 156 страницах, содержит 58 рисунков и 7 таблиц. Библиография включает 106 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

1. Анализ функционирования систем, использующих конкурирующий доступ к среде передачи данных, показал необходимость разработки математической модели, учитывающей зависимость моментов времени квантования датчика и выработки управляющего воздействия в условиях недетерминированности передачи.

2. Проведенное на основе системного анализа моделирование позволило разработать структурную модель использующую канал множественного доступа, содержащую квантователи, интеграторы и сумматоры, которая позволяет моделировать режимы работы системы управления при условии зависимого квантования.

3. Разработана дискретная математическая модель, которая при квантовании датчика через время Т0, на основе вероятностей доставки пакетов за время т и Т0-т, позволяет найти стохастические характеристики фазовых координат системы посредством рекуррентного алгоритма.

4. Разработана численная схема определения областей устойчивости математической модели, позволяющая получить области устойчивого функционирования системы в различных диапазонах загрузки сети. Например, для системы управления с объектом регулирования, представленным в виде инерционного звена 1-го порядка и пропорционально-интегральным регулятором, времени квантования датчика и выработки управляющего воздействия дает увеличение области устойчивости почти в два раза для величины т/Т0 лежащей в пределах [0,6; 0,8].

5. Анализ моделирования показал, что наиболее целесообразно при описании рассматриваемых систем управления использовать модель с зависимым квантованием при загрузках канала передачи данных в пределах от 40% до 80%. В данном случае интегральный показатель расхождения математического ожидания выхода объекта экспериментальных данных не превышает 7%.

6. Разработан пакет предметно-ориентированных программ, позволяющих проводить экспериментальные исследования и оценку переходных процессов систем управления по двум центральным моментам, определять качественные показатели процесса управления (интегрально-квадратичную ошибку, время регулирования, перерегулирование, коэффициент затухания, статическую ошибку), исследовать устойчивость решений модели.

1. Ажикин В. А., К расчету дискретно-непрерывных систем управления Текст. / В.А. Ажикин, В. Волгин // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика 1999. - С. 312- 313.

2. Александров А.Ю., Об устойчивости решений одного класса нелинейных систем с запаздыванием Текст. / А.Ю. Александров, А.П. Жабко// ж. Автоматика и телемеханика 2006. - № 9. - С. 3 - 12.

3. Артемьев В.М. Дискретные системы управления со случайным периодом квантования Текст. / В.М. Артемьев, A.B. Ивановский М.: Энергоатомиздат, 1986 - 96 с.

4. Артемьев В.М. Теория динамических систем со случайными изменениями структуры Текст. / В.М. Артемьев- Мн.: Выш. школа, 1979. -160 с.

5. Батков A.M. Методы оптимизации в статистических задачах управления Текст. / A.M. Батков и др. М.: Машиностроение, 1975.

6. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления Текст. / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов Спб.: Профессия, 2003. - 752 с.-(серия: специалист)

7. Большаков В. Д. Теория ошибок и наблюдений с основами теории вероятности. М.: Недра, 1965. - 184 с.

8. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981.-263 с.

9. Волгин В.В., Оценка экономической эффективности САУ технологическим процессом Текст. / В.В. Волгин // ж. Промышленные АСУ и контроллеры 2004. - № 8. - С. 4 - 6.

10. Володин А. А., Автоматизация международного ТОКАМАКА средствами российской АСУ на базе Ethernet Текст. / A.A. Володин, В.И.

11. Логин, Б.Ю.Миронов // ж. Приборы и системы управления — 1998. № 12. -С. 18-23.

12. Востриков А. А., Принципы построения информационно-управляющих систем на основе IP-сетей для встраиваемых применений : Дис. канд. техн. наук : 05.13.01 СПб., 2004

13. Гак A.A., Стохастическое управление с оптимальной случайной длительностью при косвенных наблюдениях Текст. / A.A. Гак, В.Я. Катковник // ж. Автоматика и телемеханика— 1980. № 1. - С. 181 - 186.

14. Гальперин М.В. Квантование времени в информационных системах Текст. / М.В. Гальперин М.: Энергоатомиздат, 1983.

15. Гелиг А.Х., Частотные методы в теории устойчивости систем управления с импульсной модуляцией Текст. / А.Х. Гелиг, А.Н. Чурилов// ж. Автоматика и телемеханика — 2006. № 11. - С. 60 - 74.

16. Герхен-Губанов Г.В., Влияние величины квантования по времени на динамические свойства двумерных дискретных систем общего вида Текст. / Г.В. Герхен-Губанов, E.H. Медведев, А.Н.Кузнецов // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1979. - № 5. - С. 40 - 44.

17. Горелов Г.В. Нерегулярная дискретизация сигналов Текст. / Г.В. Горелов -М.: Радио и связь, 1983.

18. Гриценко А. В., Улучшение качества алгоритма управления "Предиктор Смита" посредством автоматического вычисления времени запаздывания Текст. / А. В. Гриценко // Пром. АСУ и контроллеры 2004. -№ 12. - С. 32- 37.

19. Губкин A.A., Анализ среднеквадратичной устойчивости предельных циклов нелинейных стохастических систем Текст. / A.A. Губкин, Л.Б. Ряшко// ж. Автоматика и телемеханика 2007. - № 10. - С. 79 -92.

20. Егоров Е.В., О промышленных сетях без формул и диаграмм Текст. / Е.В. Егоров // ж. Автоматизация в промышленности - 2003. - №11. - С. 25 -30.

21. Затеев A.C., Оборудование для промышленных Ethernet-сетей Текст. / A.C. Затеев // ж. Автоматизация в промышленности 2006. - № 1. -С. 12-14.

22. Захаров H.A., Беспроводные сети Ethernet: тенденции развития и примеры применения Текст. / H.A. Захаров // ж. Автоматизация в промышленности 2005. - № 2. - С. 16 - 19.

23. Захаров H.A., Очередные задачи промышленного Ethernet Текст. / H.A. Захаров // ж. Автоматизация в промышленности 2004. - № 8. - С. 21 -23.

24. Захаров H.A., Применение Ethernet на уровне физических устройств Текст./ H.A. Захаров // ж. Автоматизация в промышленности -2003.- №4.- С. 56 57.

25. Захаров H.A., Ethernet и питание в одной розетке Текст. / H.A. Захаров // ж. Автоматизация в промышленности 2006. - № 2. - С. 22-23.

26. Зубов C.B., Исследование расчетной устойчивости систем обыкновенных дифференциальных уравнений при неограниченных возмущениях Текст. / C.B. Зубов// ж. Автоматика и телемеханика 2007. -№ 1. - С. 187- 189.

27. Иванов В. А., Анализ импульсных систем с переменным периодом следования импульсов Текст. / В.А. Иванов, Ю.П. Корнюшин // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1979. - № 1. - С. 34 - 41.

28. Ивашин, A. JI. Цифровая система управления с передачей информации по каналу множественного доступа и регулярным тактом квантования Текст. / A. JI. Ивашин, А. Е. Емельянов, Г. В. Абрамов // Автоматизация и современные технологии, 2009. №9 — с. 35 - 39.

29. Ивашин, A. JI. Математическое моделирование системы управления освещением на базе протокола Ethernet Текст. / A. JI. Ивашин, А. Н. Рязанов, Г. В. Абрамов, О. А. Зинченко // Вестник ВГТУ, том 6, № 9, Воронеж, 2010, с. 162 164.

30. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний Текст. / И.Е. Казаков М.: Наука, 1975.

31. Кальхоф И., Децентрализованная и комплексная автоматизация: единое решение на базе Interbus, Ethernet и Profinet Ю Текст. / Й. Кальхоф // ж. Автоматизация в промышленности 2006. - № 8. - С. 13 - 16.

32. Кишкин В. Д., Применение Industrial Ethernet в системах управления технологическими процессами на АЭС Текст. / B.JI. Кишкин, A.A. Новиков, Ю.А. Еремин // ж. Автоматизация в промышленности 2005. -№ 11.- С. 10-15.

33. Команцев A.B., Построение открытых автоматизированных систем: уровень коммуникаций Текст. / A.B. Команцев, В.Б. Конкин, О.П. Иванова // ж. Автоматизация в промышленности 2003. - № 8. - С. 20-23.

34. Конкин В.Б., Последовательная связь versus Ethernet: как сделать последовательные устройства сетевыми? Текст. / В.Б. Конкин, О.П. Иванова // ж. Автоматизация в промышленности 2003. - № 6. - С. 55 - 56.

35. Костылев A.A. Статистическая обработка результатов экспериментов на микро-ЭВМ и программируемых калькуляторах / A.A. Костылев, П.В. Миляев, Ю.Д. Дорский и др.: Д.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1991.-304 с.

36. Красовский A.A. Статистическая теория переходных процессов в системах управления Текст. / A.A. Красовский М.: Наука, 1968.

37. Кругляк К.В., Локальные сети Ethernet в АСУТП: быстрее, дальше, надежнее Текст. / К.В. Кругляк // ж. СТА- 2003. № 1. - С. 6 - 13.

38. Кругляк К.В., Промышленные сети: цели и средства Текст. / К.В. Кругляк // ж. Автоматизация в промышленности — 2003. № 11. - С. 37 -43.

39. Круглов В.В., Устойчивость нелинейных импульсных систем со случайным квантованием по времени Текст. / В.В. Круглов, В.А. Зубов // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1988. - № 12. - С. 32 - 35.

40. Круглов В.В., Устойчивость цифровых систем регулирования со случайной задержкой в УВМ Текст. / В.В. Круглов // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1989. - № 2. - С. 18 - 22.

41. Круглов В.В., Вероятностные характеристики сигналов, квантованных в случайные моменты времени Текст. / В.В. Круглов // ж. Приборы и системы 1985. - № 7. - С. 60.

42. Кузин Л.Т. Расчет и проектирование дискретных систем управления Текст. / Л.Т. Кузин-М.: Машгиз, 1962.

43. Кузнецов B.C., Industrial Ethernet наиболее используемая промышленная шина 2003 г Текст. / B.C. Кузнецов // Автоматиз. в промети.- 2004. - № 7. - С. 20 - 22.1.l

44. Кузнецов B.C., Industrial Ethernet раскидывает сети Текст. / B.C. Кузнецов // ж. Автоматизация в промышленности — 2005. № 8. - С. 7 -11.

45. Кузьмин Ю. Б., Типовой проект автоматизации технологических процессов на базе технологии Industrial Ethernet Текст. / Ю. Б. Кузьмин // Пром. АСУ и контроллеры.- 2005. № 1. - С. 14- 21.

46. Латышев Э.Э., Надежность систем со случайным поступлением задач в ЭВМ Текст. / Э.Э. Латышев // ж. Автоматика и телемеханика 1982.- №2. С. 114-120.

47. Лурье Б.Я. Классические методы автоматического управления Текст. / Б.Я. Лурье, П. Дж. Энрайт Спб.: БХВ-Петербург, 2004. - 640 е.: ил.

48. Мадорский Л.С., Расчет динамических систем со случайным интервалом замыкания Текст. / Л.С. Мадорский // ж. Изв. вузов. Радиоэлектроника 1981. - № 11. - С. 83 - 84.

49. Мадорский Л.С., Устойчивость импульсных систем со случайным периодом Текст. / Л.С. Мадорский // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1978. - № 1. - С. 38 - 43.

50. Мадорский Л.С., Анализ дискретных систем со случайным периодом методом пространства состояний Текст. / Л.С. Мадорский // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1979. - № 11. - С. 20 - 24.

51. Мадорский Л.С., Анализ дискретных систем со случайными интервалами замыкания Текст. / Л.С. Мадорский // ж. Изв. вузов. Приборостроение 1983. - № 2. - С. 35 - 39.

52. Мальчиков, С.В. Приближенный метод статистического анализа систем со случайным временем работы Текст. / С.В Мальчиков // ж. Автоматика и телемеханика 1979. - № 11. - С. 93 - 97.

53. Митчелл Г., Ethernet в системах управления производственными процессами Текст. / Митчелл Гэри А.// Мир компьютер, автоматиз. — 2000.- № 4. С. 48 - 52.

54. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы Текст. / В.Г. Олифер, H.A. Олифер . Спб.: Питер, 2000. - 672 е.: ил.

55. Орлов С.И. Ethernet в системах промышленной автоматизации Текст. // С.И. Орлов // ж. Журнал сетевых решений/LAN 2005. - № 7. - С. 9-19.

56. Попов С.И., Ethernet в поле. Почему бы и нет? Текст. / С.И. Попов // ж. Автоматизация в промышленности 2003. - №11.- С. 43 - 45.

57. Поттосина С. А., Оценка функции корреляции случайного процесса при измерениях в случайные моменты времени Текст. / С.А. Поттосина // ж. Приборы и системы 1989. - № 8. - С. 85 - 86.

58. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления Текст. / B.C. Пугачев — М.: Физматгиз, 1960.

59. Стратанович Р.Д., Новая форма записи стохастических интегралов и уравнений Текст. / P.J1. Стратанович Вестник МГТУ, Сер. Математика и механика , 1964, №1, С. 92-106.

60. Суворов С.Н., Исследование одного класса цифровых следящих систем как систем с переменным запаздыванием Текст. / С.Н. Суворов // ж. Автоматика и телемеханика 1986. - №11.- С. 32 - 37.

61. Сурикова Е. И. Погрешность приборов измерений. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975 - 160 с.

62. Тараканов К.В. Аналитические методы исследования систем Текст. / К.В. Тараканов, Л.А. Овчаров, А.И. Тарышкин М.: Советское радио, 1974.

63. Тихонов В.И. Марковские процессы Текст. / В.И. Тихонов, М.А. Марков-М.: Советское радио, 1977.

64. Тойберт П. Оценка точности результатов измерений. /Пер. с нем. -М.: Энергоатомиздат, 1988 88 с.

65. Туманов М.П., Распределенные САУ с периодическим запаздыванием в реальных каналах связи Текст. / М.П. Туманов, А.Г. Данилюк // ж. Приборы и системы управления 1997. - №8.- С.31-33.

66. Туманов М.П., Учет особенностей программной реализации алгоритмов управления и переменного запаздывания при разработке САУ на базе ЭВМ Текст. / М.П. Туманов, А.Г. Данилюк // ж. Приборы и системы управления 1998. - №11.- С. 64 - 66.

67. Туманов М.П., Переменное запаздывание в сетевом компоненте и его влияние на устойчивость систем управления Текст. / М.П. Туманов, Ю.В. Дворянников // ж. Системы управления и информационные технологии -2007. №3 (29). - С. 32-35.

68. Тютюнник М., Концепция Transparent Factory: Web технология в автоматизации Текст. / М. Тютюнник // Мир компьютер, автоматиз -2001.- № 1.- С. 23 -28.

69. Шалаев Максим Павлович. Динамический анализ и диагностика состояния IP-сети : Дис. . канд. техн. наук : 05.13.13 СПб., 2005 132 с. РГБ ОД, 61:05-5/3153.

70. Шляхин А. В., Оценка устойчивости автоматизированных систем при попытках несанкционированного доступа Текст. / A.B. Шляхин // Изв. вузов. Радиоэлектроника 2000. - т. 43. - С. 27 - 32.

71. Шубладзе А. М., Синтез разрывных управлений для объектов с переменным запаздыванием Текст. / A.M. Шубладзе, А.Г. Уланов// ж. Автоматика и телемеханика — 1977. № 7. - С. 9 - 14.

72. Шубладзе А. М., Адаптивные импульсные регуляторы для нестационарных объектов с преобладающим запаздыванием Текст. / A.M.

73. Шубладзе, С.В. Гуляев// ж. Приборы. Системы управления 1998. - № 11. -С. 51-53.

74. Щербаков Д.В., Quo vadis Ethernet? Текст. / Д.В. Щербаков // ж. Автоматизация в промышленности - 2003. - № 12. - С. 24 - 26.

75. Якушенко С., Применение технологий Ethernet и Internet в АСУТП и энергетике Текст. / С. Якушенко // Мир компьютер, автоматиз — 2003. № 5. - С. 47 - 50.

76. Almutairi, N.B., Network-based controlled DC motor with fuzzy compensation Текст. / Almutairi, N.B., Chow M.-Y., Tipsuwan Y.// Proceedings of the 27th annual conference of the IEEE industrial electronics society (IECON 01).-2001. №.3,- C. 1844 - 1849.

77. Bauer P., Total Delay Compensation in LAN Control Systems and Implications for Scheduling Текст. / Bauer P., Schitiu M., Lorand С., K. Premaratne.// Proceeding of the American Control Conference. 2001. - C. 4300 -4305.

78. Borkowski D., Roznorodnosc i proby ujednolicenia przemyslowych sieci kontrolno-pomiarowych Текст. / Borkowski Dariusz // Elektrotechn. i elektron.- 2002. № 1. - C. 70 - 75.

79. Cruz R. , A Calculus for Network Delay, Part I: Network Elements in Isolation Текст. / R . Cruz// IEEE Transactions on Information Theory. 1991. -№.37.- C. 114 - 131.

80. Eusebi А., Вопросы устойчивости и управления телеманипуляционными системами с временным запаздыванием Текст. / А. Eusebi, С. Melchiorri //IFAC96- 1996. С. 289 - 294.

81. Georges J,-P., Use of upper bound delay estimate in stability analysis and robust control compensation in networked control systems Текст./ Georges

82. J,-P., Vatanski N., Rondeau E., Jamsa-Jounela S.-L. // 12th IF AC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM ' 2006) №. 1 - pp. 107112.

83. Jasperneite J., Deterministic Real-Time Communication with Switched Ethernet. Текст. / Jasperneite J., Neumann P., Theis M., K. Watson // 4th IEEE International Workshop on Factory Communication Systems. 2002. -C. 11 - 18.

84. Peterson P., Open networking fuels the next major advancement in industrial automation Текст. / Peterson Cornelius Pete // Electron. Des. — 1998. -т. 46. С. 70 - 75.

85. Prokes J., Ethernet v prumyslove automatizad Текст. / J. Prokes // Automatizace 2001. - № 3. - C. 166 - 167.

86. Tipsuwan Y., Разработка ПИ-контроллера со способностью к сетевому взаимодействию Текст. / Tipsuwan Yudyium, Chow Mo-Yuen // IEEE/ASME Trans. Mechatron.- 2004. № 3. - С. 491- 498.

87. Tipsuwan Y., Control methodologies in networked control systems Текст. / Tipsuwan Y., Chow M.-Y. // Control Engineering Practice. 2003 - №. 11.- C. 1099 - 1111.

88. Troncoso L., Система автоматизации газового месторождения, объединенная на базе беспроводной Ethernet-сети Текст. / Troncoso Luis, Arevalo Diego, Artusi Nestor С.// World Oil.- 2004. № 9. - С. 45 - 52.

89. Schneider G., Industrial Ethernet: An open standard in the making Текст. / Schneider Georg // Control Solut.- 2003. № 9. - C. 30 - 32.

90. Wang J., Исследование устойчивости САУ с бесконечной задержкой Текст. / Wang Ji-xiang // Shenyang gongye daxue xuebao 1999. -т. 21.- C. 143 - 145.

91. Wang, Z.-Q., Representation of uncertain time delays in the H infinity framework Текст. / Wang Z.-Q., Lundstrom P., Skogestad S. // International Journal of Control.- 1994- №.59.- C. 627 638.

92. Wong Leo K., Terabit systems with multi-gigabit, multiple channel transceivers Текст. / Wong Leo K.// Electron. Eng. Des 2002. - № 902. - C. 55 - 58.

93. Yachuan Y., Ситуация с применением "открытых" систем управления Текст. / Yao Yachuan, Jia Jinling // Zuhe jichuang yu zidonghua jiagong jishu.- 2003. № 8. - C. 68 - 69.

94. Yan W., Применение ЛВС типа Ethernet Текст. / Yan Wei-guo, Wang Min-jie, Wang Min-rui // Dalian ligong daxue xuebao — 2003. № 3. - C. 77-81.

95. Yang S. H., Компенсация запаздывания и потери данных в основанных на Интернете АСУ Текст. / Yang S. Н., Chen X., Tan L. S., Yang L.// Trans. Inst. Meas. and Contr.- 2005. № 2. - C. 103- 118.

96. Свободная энциклопедия. : Умный дом, Wikipedia Foundation, 2010 — Режим доступа:http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9 % D0%B4%D0%BE%D0%BC, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ.

97. Свободная энциклопедия. : Ethernet, Wikipedia Foundation, 2010 — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ethernet, свободный. — Загл. с экрана. —Яз. рус., англ.