探析网络控制系统的模糊动态调度与变采样周期算法研究

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1、北京交通大学硕士学位论文网络控制系统的模糊动态调度与变采样周期算法研究姓名：李斌申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：尹逊和20080601中文摘要摘要：网络控制系统是一种全分布式、网络化实时反馈的控制系统，其主要特征是通过网络来实现控制系统各部分信息的交换。它结合了控制和网络的优势，具有控制范围广、系统连线少、适应能力强、运行成本低等特点。但网络的引入也使得网络控制系统产生了如网络诱导时延、数据包丢失等许多新的问题，限制了网络控制系统性能的发挥。如何解决这些问题，充分发挥其优势，是国内

2、外学者研究的重点所在。目前，对于网络控制系统的研究主要从控制和网络调度两个方面展开。本文主要从调度方面进行研究，通过设计动态调度算法和变采样周期算法减小上述问题对网络控制系统的影响，提高网络控制系统的性能。本文首先介绍了网络控制系统的发展以及存在的基本问题，分析了网络控制系统调度的研究现状；然后介绍了研究网络控制系统所使用的TrueTime仿真工具箱的基本结构和功能，并利用该工具箱建立了有调度器的多回路网络控制系统仿真模型；接着在考虑系统误差和误差变化率的情况下，结合神经网络模糊控制理论的知识，设计了

3、一种模糊动态调度算法，并在之前建立的网络控制系统仿真模型中完成仿真。仿真结果表明，在相同的网络带宽限制条件下，模糊动态调度算法相比于RM和EDF调度算法，产生的网络诱导时延更小，控制性能更好；最后分析了采样周期对网络控制系统性能的影响，在具有一定网络利用率要求的条件下，设计了一种变采样周期算法，结合EDF和模糊动态调度算法将其应用与网络控制系统中进行仿真，仿真结果表明，变采样周期算法能够有效地提升网络控制系统的性能。图44幅，表8个，参考文献38篇关键词：网络控制系统；调度；采样周期；网络利用率分类号

4、：TP273ABSTRACTABSTRACT：NCSfNetworkedControlSystem)isafullydistributed，network-basedreal—timefeedbackcontrolsystem，whosemaincharacteristicisthatinformationexchangeofthedifferentpartsofthecontrolsystemisachievedthroughnetwork．Theadvantageofcontrolsystemco

5、mbinedwiththatofnetwork，NCShasextensivecontrolrange，lesslineconnecting，strongadaptabilityandlowoperationcost，andthereforehaswideapplicationprospects．Butunfortunately,introductionofnetworkalsobringsalotofnewproblemssuchasnetwork—induceddelay,datapacketdr

6、opoutandSOon，whichhaslimitedfullplayofthesystemperformance．HowtosolvetheseproblemsinordertoeffectivelyplaytheadvantageofNCShasbecomearesearchfocus．Atpresent，researchonNCSmainlyfocusesoneithercontrolornetworkscheduling．Thisdissertationfocusesontheresearc

7、hofnetworkscheduling,whichobjectiveistominustheeffectofthoseproblemsonNCSandimprovetheperformanceofNCSbydesigningproperdynamicschedulingalgorithmandvariablesamplingperiodalgorithm．Firstofall，developmentofNCSandtheexistingbasicproblemsareintroducedandres

8、earchstatusofschedulinginNCSareanalyzed；Secondly,basicstructureandfunctionofTrueTimesimulationtoolboxusedintheresearcharesimplyintroduced，andamulti·loopNCSsystemmodelwithschedulersisbuildbasedonTrueTime．Theimportanceofschedulingt