分布式嵌入式系统若干可重构问题的研究

论文摘要

自从上个世纪九十年代开始的在不同工业控制领域总线技术的竞争,形成了当今不同总线标准并存的局面。这一局面限制了用户对总线产品的选择,同时也约束了总线技术的发展,这使得实现各种总线之间的互连和互操作成为了当务之急。另一方面,在激烈的现场总线技术竞争中存活下来的几个现场总线协议标准,都各自有其独特的用户群体和针对其特殊需求的产品特色,人为地用一种协议来进行统一是不现实的。因此,对网络控制系统可重构问题的研究就显得格外重要。本文在介绍了网络控制系统的概念以及可重构问题的研究意义之后,对分布式嵌入式系统的拓扑结构、调度算法和应用层通信协议这三者的可重构问题结合所参考的文献进行了详细分析。然后总结了拓扑结构的静态重构算法与动态重构算法的原理,在静态拓扑重构的基础上,对开放最短路径优先(OSPF)路由协议进行改进,用基于遗传算法的最短路径搜索算法替换了Dijkstra 算法。接着分别讨论了静态调度算法与动态调度算法,总结了将二者结合的混合调度算法,提出了本文采用的调度算法,然后研究了调度算法的可重构方法并设计了相应的接口并将该可重构方法应用于一个虚拟实验室系统的实验控制权切换实例。最后将上述算法并结合应用层可重构接口用OPNET 网络仿真软件进行了仿真,验证了上述算法的可行性与有效性。最后针对论文所做的工作进行了总结,讨论了还存在的问题以及完善该方案还需要继续研究的几个方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 网络控制系统可重构问题的研究意义
• 1.2 国内外研究现状及文献综述
• 1.3 本文主要内容
• 2 基于遗传算法的网络拓扑重构
• 2.1 问题的引出
• 2.2 网络拓扑重构方法概述
• 2.3 基于改进遗传算法的最小路径路由算法
• 3 网络控制系统实时任务调度算法重构
• 3.1 问题的提出
• 3.2 网络控制系统实时调度理论简介
• 3.3 调度算法可重构问题研究
• 3.4 调度算法重构在校园网虚拟实验室中的应用
• 4 基于OPNET 仿真平台的分布式嵌入式系统重构算法仿真研究
• 4.1 OPNET 简介
• 4.2 OPNET 环境下简单工业以太网总线型网络模型的建立
• 4.3 基于OPNET 仿真的介质访问控制MAC 方式设计
• 4.4 基于改进遗传算法的OSPF 路由协议OPNET 模型设计
• 4.5 基于OPNET 仿真的应用层协议重构
• 4.6 仿真结果及其分析
• 5 工作结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 （攻读学位期间发表论文）