控制网络的综合调度及其在双缸同步控制中的应用.pdf

第18卷第1期
电子设计工程
2010年1月
Vol 18
Electronic Design Engineering
au-2010
控制网絡的線合调友及其在飘缸同步控制中的应用
杨丽曼,李运华
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191)
摘要:为提高网络调度的工程可作性,基于对传輪任务与被控对象的分析提出一种不依赖于控制模型的综合调度
方法。通过估计网络负戴和引入频谵能量分析法粗拟出多个回路的朱样周期范,针对争用式网络协议采用非抢占
RM算法进行带宽分配,用带宽预留的概念全面考患周期任务和猝发任务。最后以工程机械中常见的顶推系统双
缸同步控制为例,对所提出的综合调度方法进行仿真研究,验证该方法的有数性。
关键词:网络拉制系统;网络调度;综合调度策略;双缸同步控制
中图分类号:TP273
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2010)01-0074-04
Integral schedule of control network with application on dual-cylinder
synchronous control system
YANG Li-man. L Yun-hua
School of Automation Science and Electrical Engineering, Beijing University of
Aeronautic and A stomatic, Bejing 100191, China)
Abstract: new inte aed scheduling method based on analysis of transmitting tasks and controlled plants is put forward to
avance the engine ng maneveabiliy of netwok eduling Te sampling eod ranges of conrol loops are deduced
through estimating the network loads and importing the frequency speetrum analysis. For competitive nework protocols, the
network bandwidth allocating method based on non-pre mptive RM algo thm is adopted to determine the sampling periods
and priority configurations of ransmi ion asks s as o uaanee network schedulable. Meanwhile, both perodic tasks and
plied on a dual-cylinder pushing synchronous control system, and the simulation result proves it is effectie ethod is ap-
abrupt ones are considered by adopting bandwidth preserved idea. Finally, the proposed network scheduling
Key words: network control system; network schedule; integral schedule strategy; dual-cylinder synchronous control
在网络环境下,通过现场总线、工业以太网或元线网络NCS设计的辅助调度策略,先设计反馈控制器使系统渐进稳
将分散的、智能化的现场检测、控制及执行设备作为网络节定,再利用 yapunov稳定性理论得到最大允许传输间隔
点连接,实现资源共享和实时协调控制,将这样一类机电系(MAT),然后提出一种动态调度方法MEF-T0D满足MAm
统称为网络控制系统NCS( Networked Control Systems)
的要求,保证系统全局指数稳定門。与此类似,H.S.Park设计的
个多任务多回路的复杂NCS,其网络调度问题是将有限的网基于最大允许时延(MADB)带宽分配策略。事实上这几种方
络带宽按照某种静态的或动态的规则在各传掄任务之间合法都是假没系统模型精确可知,先行设计控制器,由稳定性理
理分配,满足网络的可调度性,即所有传输任务能够在任务论获得系统对时延的容忍度,再以网络可调度为目标进行网
截止期前到达目标节点,并期望获得良好的络服务性能络规。延续这一协同设计思想,LZみang对MIMO系统研究
QoS( Quality of Service),如合理的带宽利用率、较低的包丢失了周期通信序列谰度与控制器设计回题, Ytipsuwan与M.Y.
率和时延等,主要工作包含采样周期的优化和带宽调度策略Chow提出基于QoS的模糊增益调度算法,调节控制器增
设计。
益,王艳等人设计的一种动态调度策略,通过估计带宽占有
由于控制与网络传输的交又影响,在系统设计时需综合率实时调整各冋路采样周期以克服网络约東,但相应的控制
考虑网络调度和控制算法,因此,调度与控制的协同设计越来器设计很复杂。以上这些方法兼顾了系统的稳定性和网络可
越受到关注,从调度的角度来看,代表性工作有, M S Branicky调度性,但依赖于系统模型,且约東较多,设计过程复朵,因此
提出的控制器和焖络调度算法同步设计( Co-design)方案,以虽然在实验室环境下有诸多成果,但在工程实际中雄以实现。
满足系统稳定性的采样周期上界作为约東条件,基于RM算
这里提出一种易于丁程实现的网络调度策略,在分析网
法寻求最优的采样周期序列門。 Walsh等人对于特定结构的络传输任务和被控对象的基础上,通过计网络负载和频谱
收稿日期:2009-07-21
稿件编号:200907074
能量分析法粗拟各控制冋路的采样周期范围,采用非抢占
基金项目:高等学校博士点科研基金项目(20080061061)
RM算法进行带宽分配,确定各任务周期和优先级配置,最后
作者简介:杨丽受(1975-),女,河北容城人,博士,讲师。研究方向:网络控制、送动体的电液控制、智能工程机械控制。
万方数据