網(wǎng)絡控制系統(tǒng)可并行化方法及其調度管理.pdf

1、先進控制雖然可以提供較高的控制品質,但由于其中大量耗時的復雜計算,其應用受到極大限制.并行計算由于可以利用并行計算機或分布式計算機系統(tǒng)提供單個處理器所不具備的計算能力,因而可以為實施網(wǎng)絡化的先進控制提供有力的支持.功能塊則是實現(xiàn)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(NCS)并行的基礎.該文介紹了功能塊的基本概念,在此基礎上給出了兩類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)絡來傳輸),給NCS的并行化帶來了一些困難,如并行后可能導致傳輸時延的增加,而這又會反過來影響系統(tǒng)性能的下降.此外,NCS的并行還帶來了控制算法的并行化,軟件硬件的重構等問題.針對其中時延增大的問題,該文從通訊的角度出發(fā),以CAN總線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)為例,闡述了實行并行控制后,總線網(wǎng)絡的負荷

3、狀況,并且詳細分析了數(shù)據(jù)在各個網(wǎng)絡節(jié)點傳輸時的時延狀況.在此基礎上,針對總線網(wǎng)絡負荷增大的問題,結合網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的特點,提出對實行并行后的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行QoS管理的思想,并設計了相應的QoS管理策略,以求提供一種反饋式閉環(huán)資源調度策略,來協(xié)調因并行而增大的時延與系統(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)點作為QoS管理器,對QoS適度