[发明专利]控制器装置、方法和计算机可读介质

说明书

公开了一种控制器装置，所述控制器装置包括能够经由无线通信网络进行通信的收发机、被布置为控制控制器装置所在的物理实体的控制器以及收发机与控制器之间的接口。收发机被布置为经由接口提供与经由无线网络的通信中的当前或即将发生的中断有关的信息。控制器被布置为在至少第一状态和第二状态下操作，所述第一状态是在所述信息指示没有中断存在或即将发生时，其中所述第一状态包括来自远程实体的经由无线通信网络的闭环控制，以及所述第二状态是在所述信息指示中断存在或即将发生时，其中第二状态包括控制器的自主控制操作。还公开了方法和计算机程序。

技术领域

本发明总体上涉及一种控制器装置、这种控制器装置的方法以及用于实现该方法的计算机程序，所述控制器装置包括能够经由无线通信网络进行通信的收发机、被布置为控制控制器装置所在的物理实体的控制器以及收发机与控制器之间的接口。

背景技术

传统的控制系统基本上可被看作是向影响物理实体(例如机器或过程)的一个或多个致动器提供控制信号的控制器，其中，一个或多个传感器确定物理实体的实际状况并向控制器提供反馈信号，控制器使用或复杂或不怎么复杂的控制模型将该状况与期望的状况进行比较，以提供旨在使实际状况与期望状况一致的控制信号。有时，希望经由网络(例如，无线网络)提供远程控制。

传统上，分布式自动化系统使用物理线路进行连接，但随着诸如WiFi、蓝牙、ZigBee、WirelessHART等技术的出现，无线控制已经变得司空见惯。自动化系统的一个重要因素是等待时间，且随着第四代移动通信系统降到20-40毫秒左右的往返延迟，蜂窝技术正成为一个令人感兴趣的备选方案，其在现有的解决方案之外提供更好的范围、移动性和集中管理。图1示出了分布式控制系统100，其中传感器节点102和致动器节点104通过网络108连接到控制节点106，用于执行对过程110的控制。系统100的性能高度依赖于与通信延迟112、114有关的信息。如果网络108是无线的，则当连接丢失时，系统100也必须处理该情况。

图2示出了具有本地控制器202和监督控制器204的分级控制系统200。该设置在例如机器人和过程工业中是常见的。本地控制器202可以是标准PID(比例积分微分)控制器，且监督控制器204提供设定点值。在机器人的情况下，轨迹可以远程生成，而单个关节的控制回路在本地执行。另一个示例是协调自主飞行器，如A.Bemporad和C.Rocchi在文章“Decentralized Hybrid Model Predictive Control of a Formation of UnmannedAerial Vehicles”中所公开的，其中，监督控制器204运行用于生成轨迹、任务规划和手柄冲突避免(handle collision avoidance)的模型预测控制器(MPC)，而实际飞行控制系统(稳定等等)通过本地控制器202在本地运行。

控制系统可以被布置为以不同模式操作，并且每种模式可能对应于不同的控制策略。混合控制系统的一些示例在Lund大学的Malmborg的博士论文“Analysis andDesign of Hybrid Control Systems”中公开。例如图3中的混合控制器，其被表示为具有四种状态和两种控制模式的Grafcet图。一种模式是例如在改变设定点时使用最佳方法(Opt Controller)，以及例如当系统输出接近设定点时使用PID控制器(PID Controller)。在自主飞行器的情况下，如A.Bemporad和C.Rocchi在文章“Decentralized Hybrid ModelPredictive Control of a Formation of Unmanned Aerial Vehicles”中所披露的，可应用混合控制策略来处理连接的丢失。

从上面的讨论来看，对如何根据连接性对分布式控制进行处理的方案的需求是明显的。

发明内容

本发明基于这样的理解：经由无线网络的控制可能隐含着与控制任务不兼容的延迟。本发明人已经发现，通过基于网络上的通信的状态来调整控制方法，在监督控制器涉及经由无线通信网络的控制的情况下也可以提供高效的控制。