网络控制系统信息调度及其仿真研究

论文摘要

网络控制系统是控制科学、计算机及网络技术的综合应用。网络资源的竞争及网络时延赋予传统的控制理论和方法新的含义和研究内容.网络控制系统的性能不仅取决于控制器的设计,还依赖于网络信息的调度方法,合理优化的网络信息调度方法,对提高系统的性能具有重要的意义。本硕士论文的主要工作如下:针对工业中常用的网络类型和介质访问控制协议进行详细分析,提出了网络控制系统的基本问题。介绍了网络控制系统信息调度的研究现状。针对网络控制系统应用层上的信息调度算法,阐述了静态调度算法和动态调度算法,分析了RM调度算法、DM调度算法、TD调度算法、EDF调度算法和LLF调度算法,比较了各种调度算法的优缺点及适用范围。本文重点研究了混合调度算法,这是一种基于缩短软实时非周期任务响应时间和周转时间调度算法的算法,详细给出该调度算法的算法描述。展望了网络控制系统的信息调度中有待进一步研究的问题。研究调度问题的目的在于充分利用网络资源与合理分配网络资源,降低网络诱导时延等消极因素的影响。网络控制系统的调度算法和优化是网络控制系统研究中的热点,相应的成果具有重要的科研价值和应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 NCS 中调度问题研究的背景及意义
• 1.2 控制系统概述
• 1.2.1 自动控制的发展
• 1.2.2 计算机控制系统的发展
• 1.3 网络控制系统中的基本问题
• 1.3.1 网络诱导时延
• 1.3.2 单包传输/多包传输
• 1.3.3 数据包时序错乱
• 1.3.4 数据包丢失
• 1.3.5 节点驱动方式
• 1.3.6 时变传输周期
• 1.3.7 多速率采样
• 1.3.8 网络带宽限制
• 1.4 网络控制系统的调度问题
• 1.5 网络控制系统中的调度的研究现状
• 1.5.1 调度与控制的分开设计
• 1.5.2 调度与控制的协同设计
• 1.6 论文组织结构
• 第二章 NCS 中的信息调度
• 2.1 网络类型和协议
• 2.1.1 以太控制网络（Ethernet）
• 2.1.2 令牌局域网络（Controlnet）
• 2.1.3 控制器局域网
• 2.1.4 无线局域网
• 2.2 网络控制系统调度信息的分类
• 2.3 网络调度问题的基本概念
• 2.4 网络控制系统调度与CPU 调度
• 2.5 网络控制系统的可调度分析
• 本章小结
• 第三章 网络控制系统调度算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 静态调度算法
• 3.2.1 静态调度算法特点
• 3.2.2 Rate Monotonic（RM）调度算法
• 3.2.3 RM 算法在网络控制系统中的应用
• 3.2.4 Deadline Monotonic （DM）调度算法
• 3.2.5 Time Window （TW）调度算法
• 3.3 动态调度算法
• 3.3.1 动态调度算法特点
• 3.3.2 Earliest Deadline Fist（EDF）调度算法
• 3.3.3 Least laxity first （LIF）调度算法
• 3.4 混合调度算法
• 3.4.1 任务集的最大挪用
• 3.4.2 ISA 调度算法的描述
• 本章小结
• 第四章 仿真
• 4.1 仿真技术概述
• 4.1.1 全实物实验系统
• 4.1.2 半实物半仿真实验
• 4.1.3 纯虚拟仿真
• 4.2 TrueTime 软件介绍
• 4.2.1 TrueTime Kernel 模块
• 4.2.2 TrueTime Network 模块
• 4.2.3 TrueTime Battery 模块
• 4.2.4 TrueTime Wireless Network 模块
• 4.3 Matlab 软件介绍
• 4.3.1 Matlab 软件的特点
• 4.3.2 Simulink 仿真工具简介
• 4.4 实例仿真
• 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加项目
• 致谢