基于网络服务质量的网络控制系统模糊调度策略研究

摘要

网络控制系统是控制技术、计算机技术及通信技术相结合产生的新兴控制系统，在控制领域具有广阔的应用前景。随着信息网络与控制网络的一体化的发展，网络环境中数据的多样性越来越明显，网络控制系统的优化调度问题也就日益突出。随着用户对系统综合性能的要求越来越高，现有的调度策略已无法让用户满意。为此，本文提出了基于网络服务质量的模糊调度策略，在保证系统控制性能的同时，改善了非周期数据的网络服务质量，并进行了实验验证。 本文的主要工作内容如下： (1)比较分析了TrueTime、NS-2、OPNET和Qualnet四种流行网络仿真软件的基本性能，并针对网络控制系统的最新研究动态，利用TrueTime内核在Smulink环境下设计实现了网络控制系统仿真实验系统。该系统实现了多种经典网络调度策略、冲突仲裁策略、网络协议类型和控制算法，可在线分析系统性能。系统采用模块化设计，研究人员可对该系统进行二次开发。 (2)分析并仿真研究了CAN网、工业以太网和IEEE802.11e的网络性能，对经典的集中式调度策略RM、MEF和分布式调度策略EDF、MTS进行了仿真研究，分析对比了集中式调度策略和分布式调度策略的优缺点。 (3)给出了基于网络服务质量的模糊逻辑调度策略。该策略是结合集中式调度和分布式调度优点而成的分层式调度策略，包括集中调度和分布式调度两部分，集中调度定时为各节点分配网络带宽范围，在集中调度的动作之间，分布式调度自主调节节点的网络带宽和数据包优先级。该调度策略既避免了传统集中调度中网络因调度而拥塞、中心调度节点故障导致性能急降的缺点，又体现了分布式调度灵活、鲁棒、高效的优点。实验结果表明，该调度策略下系统的总体性能高于RM、MEF、EDF和MTS调度策略。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2网络控制系统概述

1.3网络控制系统的常用网络

1.3.1 CAN

1.3.2工业以太网

1.3.3 IEEE802.11e无线局域网

1.3.4常用网络的性能分析

1.4网络控制系统调度的研究现状

1.4.1集中式调度策略

1.4.2分布式调度策略

1.4.3目前的研究成果所存在的主要问题

1.5本文的内容安排

2网络控制系统仿真实验系统的设计

2.1网络控制系统仿真实验系统的需求分析

2.1.1流行仿真工具性能分析

2.1.2系统建设需求

2.2网络控制系统仿真实验系统的总体设计

2.3网络控制系统仿真实验系统的功能介绍

2.4 小结

3网络控制系统典型调度算法的仿真研究

3.1基本概念

3.1.1信息的分类

3.1.2可调度条件

3.2网络控制系统常用网络性能的仿真研究

3.2.1实验条件

3.2.2实验结果分析

3.3网络控制系统调度算法的分析与对比

3.3.1集中式调度策略的仿真研究

3.3.2分布式调度策略的仿真研究

3.4 小结

4基于QoS的网络控制系统模糊调度策略

4.1模糊调度策略

4.1.1模糊理论的基本原理

4.1.2模糊调度策略的研究现状

4.2基于QoS的模糊调度策略

4.2.1基于OoS的模糊调度策略的集中调度

4.2.2基于QoS的模糊调度策略的分布式调度

4.3仿真实验验证

4.3.1实验条件

4.3.2实验结果

4.3.3结果分析

4.4小结

总 结

致 谢

参考文献