网络控制系统反馈调度算法的研究

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网络控制系统是一种全分布,网络化的实时反馈控制系统。它是计算机,控制学科及网络技术的综合应用。网络控制系统一方面给系统带来了开放性,数字互连等特点,另一方面由于网络独特的特点也给系统带来了所不希望的性能。例如网络延时,数据丢包及网络资源的竞争。如何解决这些问题成为国际学术界研究的一个热点,本文基于网络资源的竞争问题,主要研究网络系统的调度方法。首先,对网络调度中常用的开环调度算法RM, EDF算法进行了研究及可调度性的分析,为了更好的对网络控制系统进行仿真,引入了Truetime工具箱,通过仿真比较了RM和EDF算法的调度性能,验证了各自的特点。其次,对网络调度中两种经典的反馈调度算法进行了详细的研究,一种是集成反馈调度方法,一种是反馈控制实时调度。对于集成反馈调度器,详细研究了采样周期的分配策略及优先级的调度方法,实现了对控制回路采样周期和数据包的优先级的同时调度。并通过仿真比较了集成反馈调度方法和FP调度算法,结果表明集成反馈调度优于FP调度,更好的实现了控制回路的期望性能。对于反馈控制实时调度,研究了基本的FC EDF调度方法,详细阐述了各个部分的工作原理。接着,在经典的集成反馈调度方法的基础上,将模糊反馈控制理论引入到该调度方法中,设计完成了集成模糊反馈调度器,详细阐述了设计的各个步骤,最后用仿真结果说明了集成的模糊反馈调度器的调度能力优于EDF调度算法,能够有效地处理非线性,不确定性问题,具有良好的鲁棒性能和适应性。最后,在反馈控制实时调度FC_EDF调度方法的基础上,本文对其框架结构进行了改进,增加了准入控制器和服务等级控制器。给出了反馈调度模型,并分析了该模型的稳定性能。为了解决模糊不确定任务集在不可预测环境下的调度问题,论文提出了模糊反馈控制实时调度方法,解决了不可预测环境下的调度问题并提高了重要数据的调度成功率。
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