安全關(guān)鍵DCS中控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的相關(guān)問題研究.pdf

1、控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度問題是安全關(guān)鍵分布式控制系統(tǒng)(SCDCS，Safety Critical DCS)設(shè)計(jì)的核心問題之一。相對(duì)于非安全關(guān)鍵DCS，SCDCS中控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度設(shè)計(jì)需要滿足更多方面的約束。以保證系統(tǒng)的可信性。本文對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深人的分析，在此基礎(chǔ)上從滿足系統(tǒng)的控制性能、實(shí)時(shí)性和防危性要求出發(fā)，圍繞著控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度設(shè)計(jì)的前提條件--網(wǎng)絡(luò)傳輸周期、具有防危隔離機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方法和CAN網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度等三個(gè)方面內(nèi)

2、容進(jìn)行了研究。本文的主要研究成果如下：
　　 (1)綜述了安全關(guān)鍵系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)和控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，分析了控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度問題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，指出網(wǎng)絡(luò)調(diào)度策略和網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)研究中存在的問題，提出了控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度應(yīng)該滿足系統(tǒng)控制性能、實(shí)時(shí)性和防危性等多方面的約束。
　　 (2)針對(duì)回路是多輸入多輸出的多回路SCDCS，提出了基于控制和調(diào)度集成設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)傳輸周期確定方法。在該方法中，采用狀態(tài)相對(duì)誤差來(lái)描述回路控制性能

3、，建立了回路性能函數(shù)的表達(dá)式；利用Lyapunov理論和矩陣測(cè)度特性分別推導(dǎo)出回路漸進(jìn)穩(wěn)定和具有指定穩(wěn)定度的充分條件；在此基礎(chǔ)上分別建立了回路最大允許傳輸間隔(MATI)求取公式。
　　 (3)將類似于防危核技術(shù)的時(shí)間隔離機(jī)制引入到控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中，提出了具有防危隔離機(jī)制(TIM)的開放式網(wǎng)絡(luò)調(diào)度框架；通過(guò)對(duì)該調(diào)度框架的分析，建立了三層結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)調(diào)度模型；針對(duì)該模型中輪轉(zhuǎn)式非搶占EDF算法，推導(dǎo)出了其可調(diào)度性的判定條件；在此基礎(chǔ)上

4、，提出了整個(gè)分層調(diào)度的可調(diào)度性判定條件，并給出了詳細(xì)的證明。利用該判定條件建立了網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中時(shí)間參數(shù)的求取方法。
　　 (4)推導(dǎo)出了理想傳輸和實(shí)際傳輸情況下CAN消息的最壞傳送時(shí)間公式，分析了CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸中的隨機(jī)抖動(dòng)對(duì)具有TIM網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方法的影響。為降低該不良影響，將反饋調(diào)度引入到網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中來(lái)，建立了模糊反饋EDF調(diào)度(FFC-EDF)框架；給出了模糊控制器控制機(jī)理及其輸出量變化到調(diào)度參數(shù)變化的線性映射方法；分析了多網(wǎng)段結(jié)構(gòu)下