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先进控制虽然可以提供较高的控制品质,但由于其中大量耗时的复杂计算,其应用受到极大限制。并行计算由于可以利用并行计算机或分布式计算机系统提供单个处理器所不具备的计算能力,因而可以为实施网络化的先进控制提供有力的支持。功能块则是实现网络控制系统(NCSs)并行的基础。本文介绍了功能块的基本概念,在此基础上给出了两类NCSs并行化方法,即单回路NCSs的流水线并行与基于功能块的NCSs中控制算法的并行。这两类系统的并行化可以有效地利用系统资源,提高控制回路的采样速率,从而提高控制精度。 NCSs的并行化可以带来运算效率的提高,优化系统资源利用率,然而由于NCSs本身的一些特性(如控制系统的数据必须要通过网络来传输),给NCSs的并行化带来了一些困难,如并行后可能导致传输时延的增加,而这又会反过来影响系统性能的下降。此外,NCSs的并行还带来了控制算法的并行化,软件硬件的重构等问题。 针对其中时延增大的问题,本文从通讯的角度出发,以CAN总线网络控制系统为例,阐述了实行并行控制后,总线网络的负荷状况,并且详细分析了数据在各个网络节点传输时的时延状况。在此基础上,针对总线网络负荷增大的问题,结合网络控制系统的特点,提出对实行并行后的网络控制系统进行QoS管理的思想,并设计了相应的QoS管理策略,以求提供一种反馈式闭环资源调度策略,来协调因并行而增大的时延与系统性能提高的矛盾。 最后,本文给出了一种基于FTTCAN总线协议的QoS适度退化策略,在传感器采样能力较为充分的前提下,利用FTTCAN中的主节点作为QoS管理器,对QoS适度退化策略进行了具体化的设计。