用于耦合网络组件的设备的制作方法

1.本公开涉及一种用于耦合网络组件的设备。
2.本公开还涉及一种运行用于耦合网络组件的设备的方法。
3.本公开还涉及一种用于耦合网络组件的设备的控制装置。
4.本公开还涉及一种运行用于耦合网络组件的设备的控制装置的方法。


技术实现要素：

5.优选实施方式涉及一种用于耦合网络组件的设备，其中所述设备被构造为从至少一个第一网络组件接收第一数据，并且基于所述第一数据的至少一部分至少暂时地执行调整回路的至少一部分，特别是确定调节变量。由此可以至少部分地有利地直接在所述设备中提供一个或多个调整回路，这尤其可以改善在具有所述设备的网络中的数据传输效率以及所述一个或多个调整回路的运行效率，并且可以减少等待时间。
6.在其他优选的实施方式中，“执行调整回路的至少一部分”应理解为由所述设备确定或形成所述调整回路的至少一个调节变量，特别是基于调整偏差，所述调整偏差例如可以基于所述调整回路的控制变量和调整变量来确定。换句话说，在其他优选的实施方式中通过所述设备可以执行（至少一个）几乎完整的调整回路，特别是除了所述调节变量作用于其上的调整段（例如，具有传感器和/或执行器）之外。在其他优选的实施方式中，所述调节变量的形成也可以被描述或理解为调整算法的执行。
7.在其他优选的实施方式中，所述设备可以例如将（优选地在所述设备中本地形成的）调节变量输出到第一网络组件和/或至少一个其他网络组件，例如根据所述调节变量应当作用于其上的调整段位于何处。例如，如果所述调节变量应当作用于例如布置在第二网络组件的区域内的执行器上，则所述设备可以将所述调节变量输出到所述第二网络组件。在其他优选的实施方式中，所述第二网络组件可以直接连接到所述设备。在其他优选的实施方式中，所述第二网络组件可以间接地连接到所述设备，即，一个或多个其他网络组件必要时也可以参与将所述调节变量发送到所述第二网络组件。
8.在其他优选的实施方式中，所述至少一个调整回路可以具有以下元件中的至少一个或被构造为以下元件中的至少一个：a）p（比例）调整器，b）i（积分）调整器，c）d（微分）调整器或它们的混合形式，例如pid或pi等。
9.在其他优选的实施方式中，所述至少一个调整回路可以替代地或补充地具有上面未提及的其他元件。
10.例如，根据其他优选的实施方式可以根据以下等式在所述设备中实现用于确定调节变量的pid调整器或调整算法： [等式1]，其中“actuation(t)”表征可借助于pid调整器确定的输出信号，例如用于操控至少一个执行器，该输出信号也称为调节变量，其中err(t)表征调整偏差，其中k
p
是比例p分
量的增益，其中k
i
是积分i分量的增益，并且其中k
d
是pid调整算法的微分d分量的增益。
[0011]
在其他优选的实施方式中，所述设备被构造为交换机，特别是以太网交换机，特别是还例如被构造为基于数据分组的这种信息例如以数据分组的形式转发输入的第一数据，所述信息与iso/osi标准参考模型的第二层（“第2层”，数据链路层）关联。
[0012]
在其他优选的实施方式中，所述设备还可以提供路由器的功能，即例如基于来自iso/osi标准参考模型的第三层（“第3层”，网络层）的信息来转发数据分组。
[0013]
在其他优选的实施方式中，所述设备还可以在高于第3层的层上执行功能，例如与特别是“自己的”协议和/或分组格式相关联。
[0014]
在其他优选的实施方式中规定，所述设备被构造为借助于调整回路的至少一部分来确定第二数据并且将所述第二数据的至少一部分输出到所述第一网络组件和/或至少一个其他网络组件，其中所述第二数据特别是具有调节变量或所述调节变量。
[0015]
在其他优选的实施方式中规定，所述至少一个调整回路a）被构造为实时调整回路和/或b）具有小于或等于1秒，特别是小于或等于100毫秒（ms），特别是小于或等于50毫秒的循环时间。
[0016]
在其他优选的实施方式中规定，所述至少一个调整回路被构造为实时调整回路并且具有小于或等于100ms，特别是小于或等于10ms的循环时间，其中例如在一些实施方式中也可以想到循环时间在100微秒的范围内。
[0017]
在其他优选的实施方式中规定，所述设备被构造为至少暂时存储用于所述至少一个调整回路的配置数据，其中特别是所述配置数据——优选取决于所述调整回路的类型——具有至少一个参数来用于所述至少一个调整回路的以下要素中的至少一个：a）比例p分量的增益，b）积分i分量的增益，c）微分d分量的增益，参见例如[等式1]的上述参数k
p
，k
i
，k
d
。在具有不同类型的调整回路的其他优选实施方式中，所述配置数据也可以具有另外的参数。
[0018]
在其他优选的实施方式中规定，所述设备被构造为至少暂时存储分配数据，所述分配数据表征了输入的数据，特别是数据分组向所述至少一个调整回路的分配。由此可以有效地确定输入的数据分组是否分配给调整回路或所述数据分组分配给必要时多个调整回路中的哪个调整回路。
[0019]
在其他优选的实施方式中规定，所述设备被构造为至少暂时存储用于至少一个调整回路的运行数据，其中特别是所述运行数据表征所述至少一个调整回路的状态信息。由此，例如可以借助于所述设备存储所述调整回路的积分分量和/或微分分量的值。
[0020]
在其他优选的实施方式中规定，所述设备被构造为基于所述分配数据从输入的数据中提取数据，特别是传感器数据，并且借助于所述至少一个调整回路处理提取的数据，例如以确定所述至少一个调整回路的调节变量或所述调节变量的新值。
[0021]
其他优选的实施方式涉及一种运行用于耦合网络组件的设备的方法，该方法包括：借助于所述设备从至少一个第一网络组件接收第一数据，借助于所述设备基于所述第一数据的至少一部分来执行调整回路的至少一部分，特别是确定调节变量。
[0022]
其他优选的实施方式涉及一种用于耦合网络组件的设备、特别是根据实施方式的设备的控制装置，其中所述控制装置被构造为至少暂时地影响、特别是配置所述设备的调整回路的至少一部分或所述设备的至少一个调整回路的至少一部分。
[0023]
其他优选的实施方式既可以在安装时又可以动态地在系统运行时进行配置（例如，可以经由所述控制装置动态地修改/适配一个或多个调整器的值）。
[0024]
其他优选的实施方式涉及一种运行用于耦合网络组件的设备、特别是根据实施方式的设备的控制装置的方法，其中所述控制装置至少暂时地影响、特别是配置所述设备的调整回路的至少一部分或所述设备的至少一个调整回路的至少一部分。
[0025]
其他优选的实施方式涉及一种计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在由计算机执行时促使所述计算机执行根据实施方式的方法。
[0026]
其他优选的实施方式涉及一种计算机程序，其包括指令，所述指令在由计算机执行所述程序时促使所述计算机执行根据实施方式的方法。
[0027]
其他优选的实施方式涉及表征和/或传输根据实施方式的计算机程序的数据载体信号。
[0028]
其他优选的实施方式涉及一种系统，特别是信息物理系统cps，具有至少一个传感器、至少一个执行器以及具有至少一个根据实施方式的设备。
[0029]
其他优选的实施方式涉及根据实施方式的设备和/或根据实施方式的控制装置和/或根据实施方式的方法和/或根据实施方式的计算机可读存储介质和/或根据实施方式的计算机程序和/或根据实施方式的数据载体信号和/或根据实施方式的系统，特别是cps用于以下要素中的至少一个的用途：a）执行在用于耦合网络元件的所述设备中的调整回路的至少一部分，b）借助于用于耦合网络元件的设备为至少一个执行器提供操控数据，c）在用于耦合网络元件的至少一个设备内，特别是在用于耦合网络元件的多个设备内为目标系统至少部分地提供多个调整回路，d）借助于优选中央的控制装置来配置所述至少一个调整回路。
[0030]
本发明的其他特征、应用可能和优点从本发明的实施例的以下描述中得出，这些实施例在附图的各个图中示出。在此，所描述或示出的所有特征单独地或以任何组合形成本发明的主题，而不管其在权利要求书或其引用中的概述如何，也不管其在说明书的表述或附图中的图示如何。
附图说明
[0031]
在附图中：图1示意性地示出了根据优选实施方式的设备的简化框图，图2示意性地示出了根据其他优选实施方式的存储器的简化框图，图3示意性地示出了根据其他优选实施方式的设备的简化框图，图4示意性地示出了根据其他优选实施方式的简化流程图，图5示意性地示出了根据其他优选实施方式的简化流程图，图6示意性地示出了根据其他优选实施方式的用途的方面，图7示意性地示出了根据其他优选实施方式的简化框图，图8示意性地示出了根据其他优选实施方式的调整回路的简化框图，以及图9示意性地示出了根据其他优选实施方式的系统的简化框图。
具体实施方式
[0032]
图1示意性地示出了根据优选实施方式的设备100的简化框图。设备100被设置用于耦合网络组件10、11，并且因此可以至少暂时地支持或执行网络组件10、11之间的数据交换。例如，设备100可以将其从第一网络组件10获得的数据分组转发到至少一个其他网络组件11。
[0033]
根据其他优选的实施方式，设备100被构造为从至少一个第一网络组件10接收第一数据d1，并且基于第一数据d1的至少一部分至少暂时地执行调整回路rk1的至少一部分，特别是确定调节变量。由此可以至少部分地有利地直接在设备100中提供一个或多个调整回路rk，rk'，这尤其可以改善在具有设备100的网络中的数据传输的效率以及调整回路rk或调整回路rk，rk'的运行效率，特别是例如也可以减少等待时间。
[0034]
在其他优选的实施方式中，“执行调整回路的至少一部分”应理解为由设备100确定或形成调整回路rk1的至少一个调节变量，特别是基于调整偏差，所述调整偏差例如可以基于调整回路rk1的控制变量和调整变量来确定。换句话说，在其他优选的实施方式中通过设备100可以执行（至少一个）几乎完整的调整回路rk1，特别是除了所述调节变量作用于其上的调整段之外。在其他优选的实施方式中，所述调节变量的形成也可以被描述或理解为调整算法的执行。
[0035]
为此，图8示意性地示出了根据其他优选实施方式的调整回路。借助于加法器（或减法器）s，基于调整变量y的反馈rf和（通常是可预给定的）控制变量w确定调整偏差e，也参见根据[等式1]的变量“err(t)”，所述调整偏差可以输送给调整器r。调整器r评估例如pid类型的调整算法，并且因此基于调整偏差e形成调节变量u，该调节变量可以输送给调整段rs。调整段rs可以例如具有至少一个执行器（未示出），可以借助于调节变量u来操控所述至少一个执行器。除了调节变量u之外，必要时干扰参量d也可以作用在调整段rs上，其中基于调节变量u并且必要时基于干扰变量d得出调整变量y。
[0036]
在其他优选的实施方式中，设备100至少评估根据图8的调整器r，并且因此基于调整偏差e形成调节变量u。这在图8中通过虚线方框b1示出。
[0037]
在其他优选的实施方式中，设备100评估根据图8的调整器r，并且附加地从控制变量w和反馈的调整变量y来确定调整偏差e。这在图8中通过虚线方框b2示出。
[0038]
在其他优选的实施方式中，设备100（图1）因此可以有利地为至少一个调整回路执行可与根据图8的方框b1或方框b2相当的功能。在其他优选的实施方式中，设备100（图1）有利地为多个调整回路分别执行可与根据图8的方框b1或方框b2相当的功能。
[0039]
在其他优选的实施方式中，设备100（图1）可以例如将（优选地在设备100中本地形成的）调节变量u（图8）输出到第一网络组件10和/或至少一个其他网络组件11，这例如取决于所述调节变量应当作用于其上的调整段位于何处。这在图1中用箭头d2表示。
[0040]
例如，如果调节变量u应当作用于例如布置在第二网络组件11的区域内的执行器上，则设备100可以将调节变量u输出到第二网络组件11。在其他优选的实施方式中，第二网络组件11可以直接连接到设备100，参见图1。在其他优选的实施方式中，第二网络组件11可以间接地连接到设备100，即，一个或多个其他网络组件（未示出）必要时也可以参与将调节变量u发送到第二网络组件11。
[0041]
在其他优选的实施方式中，至少一个调整回路rk1，rk'可以具有以下元件中的至
少一个或被构造为以下元件中的至少一个：a）p（比例）调整器，b）i（积分）调整器，c）d（微分）调整器或它们的混合形式，例如pid或pi等。这些元件可以例如在调整器r内实现，参见图8。
[0042]
在其他优选的实施方式中，至少一个调整回路rk1，rk'可以替代地或补充地具有上面未提及的其他元件。
[0043]
例如，根据其他优选的实施方式可以根据以下等式在设备100中实现用于确定调节变量u的pid调整器或调整算法： [等式1]，其中“actuation(t)”表征可借助于pid调整器确定的输出信号，例如用于操控至少一个执行器，该输出信号也称为调节变量u，其中err(t)表征调整偏差（也参见根据图8的附图标记e），其中k
p
是比例p分量的增益，其中k
i
是积分i分量的增益，并且其中k
d
是pid调整算法的微分d分量的增益。
[0044]
在其他优选的实施方式中，设备100（图1）被构造为交换机，特别是以太网交换机，特别是还例如被构造为基于数据分组d1的这种信息例如以数据分组的形式转发输入的第一数据d1，所述信息与iso/osi标准参考模型的第二层（“第2层”，数据链路层）关联。
[0045]
在其他优选的实施方式中，设备100还可以提供路由器的功能，即例如基于来自iso/osi标准参考模型的第三层（“第3层”，网络层）的信息来转发数据分组。
[0046]
在其他优选的实施方式中规定，设备100被构造为借助于调整回路rk1的至少一部分来确定第二数据d2并且将第二数据d2的至少一部分输出到第一网络组件10和/或至少一个其他网络组件11，其中特别是第二数据d2具有调节变量u或所述调节变量u。
[0047]
在其他优选的实施方式中规定，至少一个调整回路rk，rk' a）被构造为实时调整回路和/或b）具有小于或等于1秒，特别是小于或等于100毫秒，特别是小于或等于50毫秒的循环时间。
[0048]
在其他优选的实施方式中规定，设备100（图1）被构造为至少暂时存储用于至少一个调整回路rk的配置数据kd，例如在设备100的本地存储器110中，其中特别是配置数据kd具有至少一个参数来用于至少一个调整回路rk，rk'的以下要素中的至少一个：a）比例p分量的增益，b）积分i分量的增益，c）微分d分量的增益，参见例如[等式1]的上述参数k
p
，k
i
，k
d
。
[0049]
在其他优选的实施方式中规定，设备100被构造为至少暂时存储分配数据（图2），所述分配数据表征了输入的数据d1，特别是数据分组向至少一个调整回路rk的分配。由此可以有效地确定输入的数据分组是否分配给调整回路rk或所述数据分组分配给必要时多个调整回路中的哪个调整回路。在其他优选的实施方式中，分配数据zd同样可以存储在设备100的存储器110中，也参见根据图2的详细图示。
[0050]
在其他优选的实施方式中规定，设备100被构造为至少暂时存储用于至少一个调整回路rk，rk'的运行数据bd，其中特别是运行数据bd表征至少一个调整回路rk，rk'的状态信息。由此，例如可以借助于设备100存储调整回路rk，rk'的积分分量和/或微分分量的值。在其他优选的实施方式中，运行数据bd同样可以存储在设备100的存储器110中，参见图2。
[0051]
在其他优选的实施方式中规定，设备100（图1）被构造为基于分配数据zd从输入的
数据d1中提取数据，特别是传感器数据，并且借助于至少一个调整回路rk，rk'处理提取的数据，例如以确定所述至少一个调整回路的调节变量u或所述调节变量u的新值。
[0052]
图3示意性地示出了根据其他优选实施方式的设备100a的简化框图。例如，根据图3的设备100a可以具有与根据图1的实施方式100相似或相同的配置。例如，设备100a被构造为网络交换机，具有评估至少一个调整回路的至少一部分r或b1，b2（图8）的附加功能。
[0053]
可以例如通过控制装置200来控制、特别是配置或重新配置网络交换机100a，参见箭头a1。在此，该配置特别是也可以包括至少一个调整回路rk，rk'（图1）的至少一部分r或b1，b2。附图标记d1'表示例如以多个数据分组的形式输入交换机100a并且如下面更详细地描述的那样进行处理的传感器数据流。
[0054]
交换机100a优选地具有解析器101，该解析器例如使用分配数据zd（图1）来确定输入的数据分组d1'中的哪些被分配给一个或多个可能的调整回路rk，rk'。解析器101还可以优选地被构造为从数据流d1'中提取传感器数据值，所述传感器数据值例如表征反馈的调整变量y（图8）。
[0055]
第一处理级102被构造为确定向多个可能的调整回路中的哪一个调整回路分配了输入的数据分组d1'或其传感器数据值。为此，第一处理级102可以具有例如至少一个查找表lut lut1，所述查找表可以例如具有分配数据zd。
[0056]
第二处理级103被构造为确定应当将哪些参数用于多个可能的调整回路中所涉及的调整回路。为此，第二处理级103例如可以具有至少一个查找表lut lut2，该查找表可以例如具有配置数据kd。
[0057]
方框104表征第三处理级，该第三处理级被构造为为了确定所涉及调整回路的调节变量u（或基于输入的一个或多个分组d1'或其传感器数据值的调节变量u的当前值）。特别地，方框104还可以至少暂时地存储用于所述至少一个调整回路（例如，积分分量的值）的运行数据bd（图2）。
[0058]
方框105例如也可以称为分组解析器，其编译至少一个输出数据分组，所述输出数据分组例如具有借助于方框104确定的当前调节变量，也参见输出的数据分组流d2'，所述输出的数据分组流例如被输送给至少一个执行器akt。可选地，方框105还可以将诸如标识数据（“流标识符”）的控制数据添加到数据分组d2'，借助于所述控制数据例如可以表征消息流或分组流。
[0059]
在其他优选的实施方式中，除了上述基本上涉及调整回路的评估的步骤之外，交换机100a还可以基于l2信息（“交换”）和/或l3信息（“路由”）执行数据分组的（常规）转发。
[0060]
在其他优选的实施方式中，特别是可以配置可以通过根据图3的级102、103使用的数据或lut，特别是可以由控制装置200（重新）配置，参见箭头a1。优选地，所述配置/重新配置也可以动态地进行，也就是说，在设备100a的运行时进行。
[0061]
上面参考图3示例性描述的方框101、102、103、104、105也可以视为分组处理流水线，其至少部分地评估或执行一个或多个调整回路rk1，rk'。
[0062]
在其他优选的实施方式中，还可以在方框102、103之一之后中断所述流水线（例如为了预处理/过滤），并且可以例如将数据输送给另外的流水线（其例如映射另外的调整回路），例如在方框100中。
[0063]
其他优选的实施方式（参见图4）涉及一种运行用于耦合网络组件10、11的设备100
的方法，该方法包括：借助于设备100从至少一个第一网络组件10接收300第一数据d1，借助于设备100基于第一数据d1的至少一部分来执行310调整回路的至少一部分r，b1，b2（图8），特别是确定调节变量u。可选地，然后可以例如以第二数据d2的形式将调节变量u输出到目标，例如所述调整回路的至少一个执行器akt。
[0064]
其他优选的实施方式（参见图5）涉及一种运行用于耦合网络组件的设备100、100a、特别是根据实施方式的设备的控制装置200（图3）的方法，其中控制装置200至少部分地影响、特别是配置350所述设备的调整回路的至少一部分或所述设备的至少一个调整回路的至少一部分，也参见根据图3的箭头a1。可选地，特别是还可以动态地和/或重复地重新配置352例如至少一个调整回路rk1。例如，在其他优选的实施方式中可以重复地执行方框352以进行多次重新配置。
[0065]
其他优选的实施方式（参见图7）涉及计算机可读存储介质sm，其包括指令prg，所述指令prg在由计算机402执行时促使计算机402执行根据实施方式的方法。
[0066]
其他优选的实施方式涉及计算机程序prg，其包括指令，所述指令在程序prg由计算机402执行时促使所述计算机执行根据实施方式的方法。
[0067]
其他优选的实施方式涉及数据载体信号dcs，该数据载体信号dcs表征和/或传输根据实施方式的计算机程序prg。
[0068]
计算机402可以例如被构造为具有至少一个计算核心的计算装置402。优选地，还设置分配给计算装置402的存储装置404，用于至少暂时地存储以下要素中的至少一个：a）数据dat，b）计算机程序prg，特别是用于执行根据实施方式的方法。
[0069]
在其他优选的实施方式中，数据dat可以例如具有从输入的数据分组d1，d1'中提取的传感器数据值或调节变量u的待输出值。
[0070]
在其他优选的实施方式中，存储装置404具有易失性存储器404a（例如，工作存储器（ram））和/或非易失性存储器404b（例如，闪存eeprom），或其组合或具有未明确提及的其他存储器类型。
[0071]
在其他优选的实施方式中，设置了可选的数据接口405，用于接收数据载体信号dcs。
[0072]
方框406表征设备100、100a的输入连接端和输出连接端，经由它们可以接收和发送数据（分组）。
[0073]
其他优选的实施方式（参见图6）涉及根据实施方式的设备100和/或根据实施方式的控制装置200和/或根据实施方式的方法和/或根据实施方式的计算机可读存储介质sm和/或根据实施方式的计算机程序prg和/或根据实施方式的数据载体信号dcs和/或根据实施方式的系统1000（参见下文，图9），特别是cps用于以下要素中的至少一个的用途500：a）执行502在用于耦合网络元件的所述设备中的调整回路rk1，rk'的至少一部分r，b1，b2，b）借助于用于耦合网络元件的设备100为至少一个执行器akt提供504操控数据u，c）在用于耦合网络元件的至少一个设备100、100a内，特别是在用于耦合网络元件的多个设备内为目标系统至少部分地提供506多个调整回路rk1，rk'，d）借助于优选中央的控制装置200来配置508至少一个调整回路rk1，rk'。
[0074]
其他优选的实施方式（参见图9）涉及系统1000，特别是信息物理系统cps 1000，其具有至少一个传感器1004、至少一个执行器1008以及至少一个根据实施方式的设备100，所
述设备例如借助于网络1006（例如（虚拟）专用网络和/或公共网络）可以与传感器1004和执行器1008连接。可选的cps控制器1002（也参见控制装置200）可以控制或配置设备100，参见箭头ctrl（或例如图3中的a1）。
[0075]
根据优选实施方式的原理可以有利地用在交换机和/或路由器中，例如以提供分布在网络上的调整回路，所述调整回路可以有利地被动态地配置，特别是也在现场。根据优选实施方式的原理还可以有利地应用于车辆、特别是机动车辆的网络，其中例如通常包含在诸如abs（防抱死制动系统）、esp（行驶动力学控制系统）的（常规）控制设备中的调整回路可以至少部分地放置到设备100中或者可以由设备100执行或评估。根据优选实施方式的原理还可以有利地应用于用于工业自动化（例如在生产设备中）的网络。