CAN協(xié)議冗余網(wǎng)絡(luò)的多實(shí)時參數(shù)協(xié)調(diào)負(fù)載研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是將傳感器、控制器和執(zhí)行器通過實(shí)時網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，為了保證整個系統(tǒng)的安全性和可靠性，常用冗余設(shè)計(jì)的思想來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信冗余是其中主要內(nèi)容之一。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，冗余網(wǎng)絡(luò)只在主網(wǎng)絡(luò)通信故障時才發(fā)揮作用，網(wǎng)絡(luò)利用率較低，難以克服網(wǎng)絡(luò)通信“瓶頸”對系統(tǒng)控制性能和實(shí)時性的約束。因此，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，兼顧網(wǎng)絡(luò)通信、控制性能以及安全可靠的研究已成為學(xué)術(shù)界和應(yīng)用領(lǐng)域共同關(guān)注的課題，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。<

2、br>　　綜合考慮控制性能和系統(tǒng)可靠性，以更好地發(fā)揮冗余網(wǎng)絡(luò)帶寬資源為目標(biāo)，開展多實(shí)時參數(shù)協(xié)調(diào)負(fù)載的研究工作。本文針對CAN協(xié)議冗余網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)，提出可協(xié)調(diào)通信負(fù)載并支持網(wǎng)絡(luò)冗余的調(diào)度策略，通過合理的分配主、備網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，提高系統(tǒng)的控制性能和實(shí)時性，并可完成冗余網(wǎng)絡(luò)在故障條件下的快速切換，確保網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的可靠性。本文的主要內(nèi)容如下:
　　首先，提出協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的目標(biāo)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，詳細(xì)分析系統(tǒng)的控

3、制性能和實(shí)時性能，獲取系統(tǒng)性能指標(biāo)參數(shù)，為后面的研究奠定基礎(chǔ)。
　　其次，提出基于負(fù)載均衡的協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載調(diào)度策略，利用備份網(wǎng)上的空閑網(wǎng)絡(luò)資源，降低主網(wǎng)絡(luò)上的通信負(fù)載量。該調(diào)度策略通過協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)通信信道，保證主、備網(wǎng)絡(luò)上的總線利用率相等來協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。實(shí)驗(yàn)證明該調(diào)度策略有效地提高了系統(tǒng)的控制性能和實(shí)時性能。
　　然后，提出多實(shí)時參數(shù)協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的反饋控制調(diào)度策略，在負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步優(yōu)化冗余網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源分配，將

4、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的狀態(tài)信息反饋給調(diào)度器，通過模糊控制和負(fù)載均衡算法在線計(jì)算及實(shí)時調(diào)度，動態(tài)決策各節(jié)點(diǎn)的通信信道和優(yōu)先級，在兼顧系統(tǒng)的控制性能及負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。實(shí)驗(yàn)證明這種改進(jìn)的調(diào)度策略能夠更好的分配網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)的控制性能和實(shí)時性能。
　　最后，提出冗余設(shè)計(jì)方案，確保系統(tǒng)在一條網(wǎng)絡(luò)通信故障下可以正常的工作，調(diào)度策略綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的協(xié)調(diào)和對通信網(wǎng)絡(luò)的備份，當(dāng)某一通信網(wǎng)絡(luò)故障時，充分利用CAN總線的錯誤處理