网络控制系统的反馈调度与协同设计研究

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1、硕士论文网络控制系统的反馈调度与协同设计研究摘要网络控制系统是计算机网络、通信技术及控制科学等多学科交叉的产物，它已广泛应用于工业自动化、机器人和航空航天等领域。但是由于网络的引入，不可避免地带来了许多问题。本文主要从控制与调度协同设计的角度出发，研究了网络控制系统中反馈调度的关键性问题，主要工作如下：(1)分析了网络控制系统的调度问题。介绍了RM、EDF和MEF．TOD经典的调度算法，仿真验证了采样周期对系统性能影响的重要性，指出了传统开环调度算法存在的不足，并引出了重点研究的反馈调度与协同设计算法。(2)针对已有的静态调度优化算法进行改进，该算法综合考虑了网络利用率、

2、控制性能和可调度性，仿真验证了算法的有效性。然后针对开环调度算法的缺陷，把反馈思想引入网络控制系统的调度中，给出了反馈调度器的设计方案及系统性能评价指标。(3)针对网络控制系统中多控制回路共享有限带宽资源的特点，设计了基于模糊反馈的集中式调度算法。该算法综合考虑了各控制回路的误差和误差变化，并根据模糊推理系统的逻辑关系及模糊控制规则，动态地调节各控制回路的优先级。仿真验证了该方法的有效性。(4)针对带宽资源受限时控制系统性能变差的情况，基于控制与调度协同设计的思想，给出了一种采样周期和优先级协同设计的反馈调度算法。该算法利用控制误差动态调节回路的采样周期，同时根据误差绝对

3、值积分0AE)分配回路的优先级。仿真结果表明该算法可以明显改善系统的性能。关键词：网络控制系统，反馈调度，协同设计，带宽受限，优先级，采样周期AbstractNetworkedcontrolsystemisthemultidisciplinarycombinationofcomputernetwork，communicationtechnologyandcontrolscience，ere，whichispopularinmanyfields．Suchasindustrialautomation，mobilerobotics，aircraftandspacecraft，e

4、tc．However,theinsertionofnetworkbringsmanynewissuesinevitably．Fromthecontrolandschedulingco—designperspectiveinthisthesis，thekeyissuesoffeedbackschedulingfornetworkedcontrolsystemsarestudied．Themainresearchcontributionsareasfollows：(1)Schedulingofnetworkedcontrolsystemsisanalyzed．Severalc

5、lassicalschedulingalgorithmsareintroducedsuchasRM，EDFandMEF-TOD．Simulationshowsthatthesamplingperiodimpactsthesystemperformancegreatly．Thendeficienciesofthetraditionalopen—loopschedulingalgorithmsaresummarized，thefeedbackschedulingandCO_designalgorithmsareintroduceddetailedly．(2)Consideri

6、ngnetworkutilization,thecontrolperformanceandschedulable，theexistedstaticschedulingoptimizationalgorithmisimproved．Simulationillustratestheeffectivenessofthisalgorithm．Forthedefectsofopen—loopschedulingalgorithms，theideaoffeedbackisintroducedintonetworkedcontrolsystems，thedesignschemeoffe

7、edbackscheduleraswellastheevaluationindicatorsofthesystemperformanceisproposed．(3)Formultiplecontrolloopssharingthelimitedbandwidthinnetworkcontrolsystems，acentralizedfuzzyfeedbackschedulingalgorithmisdesignedwhichconsiderstheerroranderrorvariationofcontrolloops．The