基于CAN总线控制网络的实时调度研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:liongliong417
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网络控制系统中的信息调度主要涉及到两个领域,即控制理论与网络通信技术。所以要提高网络控制系统的性能指标,除了对控制算法进行设计外,还要对网络中数据的调度方法进行设计。由于网络中不同节点间信息的发送权是通过对网络的访问权进行竞争来获得,由此,本文提出了一种采用动态混合调度算法来对CAN总线的网络控制系统中的信息进行调度管理,并在搭建的仿真平台上对该算法进行了仿真分析。本文首先系统地阐述了网络控制系统中信息调度的概念,分析了静态调度算法和动态调度算法及各自的优缺点。接着介绍了TrueTime工具箱的使用方法,为网络控制系统的调度仿真奠定了基础。其次深入研究CAN总线中基于优先级动态调节的算法,详细分析了随机早期丢弃EDF调度算法的优缺点,基于从控制与调度协同设计的角度出发结合EDF算法的缺点提出一种基于控制性能的改进EDF调度算法,设计调度器并利用TrueTime仿真软件搭建仿真模型,通过仿真验证了改进的算法在减小时延方面的有效性。最后重点介绍了动态混合调度算法,针对网络带宽受限的网络中存在紧急信息、周期性控制信息和非周期信息的情况下,分析比较了随机早期丢弃(EDF)调度算法和立方函数(RED)算法的优缺点。基于从保证QOS和QOP各自的性能要求出发,在对信息进行调度的过程中,将两种不同类型的调度策略结合起来,实现了一种动态混合调度策略。其算法思想是将等待发送的信息进行分类,每类信息对应不同的队列,队列管理采用立方函数RED算法,队列内部中的数据采用动态EDF调度算法确定信息的发送顺序并通过网络QOS调度器进行闭环动态调度。仿真结果验证了立方函数RED+EDF动态混合调度算法能够在满足控制闭环性能要求前提下,减少了非周期数据的丢包、保证了周期数据的实时性,从而提高了网络控制系统的总体性能。
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