网络控制系统的反馈调度与协同设计研究

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网络控制系统是计算机网络、通信技术及控制科学等多学科交叉的产物,它已广泛应用于工业自动化、机器人和航空航天等领域。但是由于网络的引入,不可避免地带来了许多问题。本文主要从控制与调度协同设计的角度出发,研究了网络控制系统中反馈调度的关键性问题,主要工作如下:(1)分析了网络控制系统的调度问题。介绍了RM、EDF和MEF-TOD经典的调度算法,仿真验证了采样周期对系统性能影响的重要性,指出了传统开环调度算法存在的不足,并引出了重点研究的反馈调度与协同设计算法。(2)针对已有的静态调度优化算法进行改进,该算法综合考虑了网络利用率、控制性能和可调度性,仿真验证了算法的有效性。然后针对开环调度算法的缺陷,把反馈思想引入网络控制系统的调度中,给出了反馈调度器的设计方案及系统性能评价指标。(3)针对网络控制系统中多控制回路共享有限带宽资源的特点,设计了基于模糊反馈的集中式调度算法。该算法综合考虑了各控制回路的误差和误差变化,并根据模糊推理系统的逻辑关系及模糊控制规则,动态地调节各控制回路的优先级。仿真验证了该方法的有效性。(4)针对带宽资源受限时控制系统性能变差的情况,基于控制与调度协同设计的思想,给出了一种采样周期和优先级协同设计的反馈调度算法。该算法利用控制误差动态调节回路的采样周期,同时根据误差绝对值积分(IAE)分配回路的优先级。仿真结果表明该算法可以明显改善系统的性能。
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