網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)信息與任務(wù)的優(yōu)化調(diào)度.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control System,NCS)是近年來重要而熱門的研究課題,它在交通運(yùn)輸,醫(yī)療衛(wèi)生,航空航天和現(xiàn)代通訊等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用和廣闊的應(yīng)用前景?？刂评碚摵驼{(diào)度理論是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的兩個重要研究方向,不同與經(jīng)典的控制系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性不僅與控制策略有關(guān)而且與調(diào)度策略有密切關(guān)系,好的調(diào)度策略是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的前提和系統(tǒng)性能優(yōu)化的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)度理論極其算法的研究對于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)理

2、論的研究有重要的意義和價值。 本文研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中信息和任務(wù)的綜合整體調(diào)度理論,以優(yōu)化系統(tǒng)性能、合理分配系統(tǒng)資源為目標(biāo),針對以往研究中信息調(diào)度和任務(wù)調(diào)度分離設(shè)計從而忽略系統(tǒng)整體性的不足提出新的調(diào)度策略及算法。主要工作包括以下幾個方面： 1、針對同步網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型,描述系統(tǒng)中信息和任務(wù)的特性。提出基于遺傳算法的靜態(tài)調(diào)度算法。算法以減小同步網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中各控制回路的公有采樣周期和減小各控制回路的端端延時作為優(yōu)化目

3、標(biāo),多目標(biāo)尋優(yōu),獲取近似最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明,算法可以有效優(yōu)化系統(tǒng)性能,實現(xiàn)較高的網(wǎng)絡(luò)和處理器資源利用率。論文還提出同步網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)處理器選擇的依據(jù)。 2、針對異步網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型,描述系統(tǒng)中的信息和任務(wù)的特性。首先給出處理器任務(wù)的分配調(diào)度方案,保證負(fù)載平衡。在此基礎(chǔ)上借鑒實時系統(tǒng)的EDF調(diào)度算法提出信息和任務(wù)的整體調(diào)度方案。并對算法的性能和可調(diào)度性做了評價。仿真結(jié)果表明調(diào)度算法可以實現(xiàn)較高的系統(tǒng)資源利用率,保證實時信息

4、和任務(wù)不丟失時限。 3、在異步網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中考慮非周期信息和任務(wù)并建立數(shù)學(xué)模型描述。指出靜態(tài)調(diào)度算法的缺陷和不足和動態(tài)算法的優(yōu)點(diǎn)。借鑒近視算法中時間窗口的概念,提出異步系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)度算法。提出最遲執(zhí)行時間概念,并以此為基礎(chǔ)應(yīng)用優(yōu)先級策略。將優(yōu)先級不同的信息和任務(wù)分別調(diào)度,保證了系統(tǒng)實時性要求,同時起到性能優(yōu)化作用。本文同時分析了動態(tài)時間窗口長度選擇依據(jù)。仿真表明算法可以有效調(diào)度周期性和非周期性混合任務(wù),保證系統(tǒng)信息和任務(wù)的實時性