網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可并行化方法及其調(diào)度管理.pdf

1、先進(jìn)控制雖然可以提供較高的控制品質(zhì),但由于其中大量耗時(shí)的復(fù)雜計(jì)算,其應(yīng)用受到極大限制.并行計(jì)算由于可以利用并行計(jì)算機(jī)或分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供單個(gè)處理器所不具備的計(jì)算能力,因而可以為實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化的先進(jìn)控制提供有力的支持.功能塊則是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)并行的基礎(chǔ).該文介紹了功能塊的基本概念,在此基礎(chǔ)上給出了兩類NCS并行化方法,即單回路NCS的流水線并行與基于功能塊的NCS中控制算法的并行.這兩類系統(tǒng)的并行化可以有效地利用系統(tǒng)資源,提高控

2、制回路的采樣速率,從而提高控制精度.NCS的并行化可以帶來運(yùn)算效率的提高,優(yōu)化系統(tǒng)資源利用率,然而由于NCS本身的一些特性(如控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)必須要通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸),給NCS的并行化帶來了一些困難,如并行后可能導(dǎo)致傳輸時(shí)延的增加,而這又會(huì)反過來影響系統(tǒng)性能的下降.此外,NCS的并行還帶來了控制算法的并行化,軟件硬件的重構(gòu)等問題.針對其中時(shí)延增大的問題,該文從通訊的角度出發(fā),以CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為例,闡述了實(shí)行并行控制后,總線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷

3、狀況,并且詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)的時(shí)延狀況.在此基礎(chǔ)上,針對總線網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增大的問題,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點(diǎn),提出對實(shí)行并行后的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行QoS管理的思想,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的QoS管理策略,以求提供一種反饋式閉環(huán)資源調(diào)度策略,來協(xié)調(diào)因并行而增大的時(shí)延與系統(tǒng)性能提高的矛盾.最后,該文給出了一種基于FTTCAN總線協(xié)議的QoS適度退化策略,在傳感器采樣能力較為充分的前提下,利用FTTCAN中的主節(jié)點(diǎn)作為QoS管理器,對QoS適度