现场总线控制系统实时建模、分析与调度方法的研究

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1、!里型堂堕婴壅生堕堡圭堂焦垒塞——————————————————!!里一摘要l现场总线技术适应工业控制系统的分散化、网络化和智能化的要求，在实际应用的范围越来越广泛，逐渐成为工业控制领域的研究热点。作为一种典型的分布式实时系统，现场总线控制系统实时建模、分析和调度理论还不成熟，明显落后于实际应用。本文对基于现场总线的分布式实时系统的建模、分析和调度理论进行较为深入的研究，为实际的工程应用提供了理论和方法的指导。)论文的主要内容和创新之处如下：1．对基金会现场总线FF系统周期性任务提出类似于作业车间调度问题和基于顺序图两种静态实时调度模型，采用遗传算法和混合遗传算

2、法构造静态调度表，满足了系统时间、顺序和资源的约束，并分析了系统的可调度性条件。2．对FF系统非周期性任务提出轮询服务器和以响应时间作为性能优化指标两种改进调度算法，提高了非周期任务的响应性能，并进一步考虑了调度时间延迟对控制性能的影响。3．对OPC服务器建立了混合任务的实时调度模型，应用动态设定非周期性任务截止期的方法改进了动态调度算法，提高了系统的利用率和非周期性任务的响应性能，并分析了可调度性条件和响应性能。4．对实时数据库提出模糊实时调度模型，综合考虑了任务关键度和时间特征的不确定性，设计了模糊实时调度器的结构和参数，提高了系统在过载情况下的性能，并优化了

3、调度器的参数。5．对远程监控系统提出了基于服务质量QoS反馈的实时调度模型，在利用率和错过率单回路控制的基础上建立了基于自适应切换的混合反馈控制结构，设计了控制器参数和白适应切换的条件，在保证系统静态性能的同时提高了动态响应性能。关键词：现场总线控制系统；分布式实时系统，实时调度，一遗传算法；混合优化策略±里型堂堕塑壅生堕竖圭兰垡丝壅墨堑璺垡丝!竖竺壅堕壅堡二_坌塑塑塑窒查鲨塑里!!LAbstractPuWei(ControlTheoryandControlEngineering)DirectedbyProf=ZohYirenFieldbuscontrolsyst

4、em(FCS)，whichmeetstherequirementofautomationcontrolsystemfordistribution，networkandintelligence，isappliedandbecomingthehotspotofautomationtechnology．Asatypicaldistributedreal—timesystem，theapplicationofFCSisconfinedduetothelackofreal—timemodeling，analysisandschedulingtheory．Inthisdiss

5、ertation，theauthortriestoinvestigatethereal—timemodeling，schedulingandanalysisofFCS，whichwillsetupagoodbasisfordesignandrealizationofapplications．MainworksandimlovatiOIlSofthisdissertationareasfollows，1．Thesimilarlyjobshopschedulingproblemandprecedencegraphbasedstaticreal—timemodelsar

6、econstructedforperiodictasksofFoundationFeildbus．Staticschedulingtable，whichCanmeettheconstraintsoftiming，precedenceandresource，issolvedwithgeneticsandhybridgeneticsalgorithmsandschedulabilityconditionisdiscussed．2．Thepollingserverandresponseperformanceimprovedalgorithms，whichcanevalu

7、atetheresponseperformanceofaperiodictasksinFF,areputforward．Theeffecttocontrolperformanceduetoschedulingdelayistakenintoaccount．3．Hybridtasksreal—timeschedulingmodelisconstructedforOPCserver．Themethodcanimprovetheprocessorutilizationandresponseperformanceofaperiodictaskswithdynamicset

8、tingt