网络控制系统中控制与调度的协同设计方法研究

摘要

随着通信技术、计算机技术和控制技术的飞速发展，网络控制系统已经成为自动化领域的研究热点。网络控制系统是通信和控制系统的综合应用，二者的结合带来了许多新的问题，如网络诱导时延、数据包丢失、驱动方式和时钟同步等，传统的控制方法已经无法满足网络控制系统的要求，因此必须重新评估和建立网络控制系统的控制理论和控制方法。
　　目前对网络控制系统的研究主要从控制、网络调度、控制与调度协同设计三个角度进行研究。本文将从网络调度、控制与调度协同设计的角度出发，针对具有多回路的控制系统，设计反馈调度器，对网络资源进行合理的分配，以优化网络诱导时延，提高系统的控制性能。
　　本文首先介绍了网络控制系统中存在的基本问题、研究现状以及网络控制系统的仿真工具箱Truetime的基本结构和功能。接着在网络带宽受限的条件下，考虑了系统输出的误差和误差变化率，以及不同回路的重要程度，使用动态权重补偿的方法，提出模糊反馈调度的优先级配置策略，设计了模糊反馈调度器，动态地调节各回路的优先级，通过仿真验证本文方法的有效性。然后从控制与调度协同设计的角度出发，在前人的基础上，同样考虑各回路的动态补偿权重，设计变采样周期反馈调度器，并对采样周期的上下限进行了设定。最后针对系统中信息发送时可能产生冲突的问题，结合第三章中改进的模糊反馈调度器，提出变采样周期和模糊反馈优先级协同方法，提高了网络控制系统的整体性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 网络控制系统的基本问题和研究思路

1．2．1 网络控制系统的基本问题

1．2．2 网络控制系统的研究思路

1．3 控制与调度协同设计的研究现状

1．3．1 网络控制系统调度的研究现状

1．3．2 控制与调度协同设计的研究现状

1．4 Truetime仿真工具箱的介绍

1．5 本文的主要工作及内容安排

第2章 网络控制系统的调度方法研究

2．1 引言

2．2 网络控制系统的调度概述

2．2．1 网络调度与CPU调度

2．2．2 网络调度的基本概念

2．3 经典调度算法

2．3．1 静态调度

2．3．2 动态调度

2．3．3 混合调度

2．3．4 基本调度算法的仿真实验

2．4 采样周期对网络控制系统性能的影响

2．5 本章小结

第3章 模糊反馈调度的优先级配置策略

3．1 引言

3．1．1 模糊反馈调度的研究现状

3．1．2 系统结构

3．2 模糊反馈调度的优先级配置策略

3．2．1 动态权重补偿

3．2．2 模糊反馈调度算法

3．3 仿真验证

3．3．1 仿真模型

3．3．2 仿真结果

3．4 本章小结

第4章 控制与调度协同方法研究

4．1 问题描述

4．2 变采样周期反馈调度器

4．3 变采样周期反馈调度算法仿真

4．3．1 仿真模型

4．3．2 仿真结果

4．4 变采样周期和模糊反馈优先级的协同方法

4．4．1 变采样周期和模糊反馈调度优先级的协同方法的设计

4．4．2 仿真结果

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢