资源受限时网络控制系统的调度

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在网络控制系统(NCS)中,网络负载的加重会使网络资源稀缺,从而导致一系列问题的出现,如丢包率上升,网络时延增加等,这些问题都会导致各个子系统控制性能变差.为了改善该情况下整个系统的控制品质(QoC),在控制系统和网络调度协同设计中,闭环反馈调度越来越多的被采用,取代了以前的开环调度和静态调度方法,在一系列闭环反馈调度中,死区反馈调度被证明为一种较好的反馈调度方法,在网络资源匮乏的情况下,死区反馈调度能有效的减缓网络流量来提高系统的控制性能。 然而,在初始的死区反馈调度中,网络控制系统的调度器不能实时根据系统中各个子系统的控制性能和网络利用率来动态调整死区范围的大小。 因此,在网络负载过重的情况下,本文提出了基于模型的死区反馈调度方法(MBDFS)来提高系统整体的控制性能。 在该方法中,死区节点是根据每个子系统的实时控制性能动态选择的,该方法综合考虑了各个子系统自身控制性能和网络利用率的动态变化,针对死区大小和时限错过率的关系建立了模型,并基于该模型对死区范围分配进行优化。 此外,为了满足工程实际应用中实时性和简便性的要求,本文提出了PID死区反馈调度(PID—DFS)。 在PID—DFS调度方法中,PID算法被用于调节各个子系统的时限错过率达到优化的范围,从而使整个网络控制系统取得令人满意的控制性能。 在仿真结果表明,在网络带宽紧缺或网络负载过重的情况下,这两种调度方法都能充分有效的提高了整个系统的控制品质
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