基于变采样周期的CPS网络传输调度研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lvy_yvl2009
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随着人们对物理世界智能化要求的加深,信息世界与物理世界产生更多的交互,这是一个必然的发展趋势,信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems, CPS)正是伴随着这种趋势应运而生,它是一种将计算、通信、控制技术融于一体的新型智能复杂系统。信息物理融合系统通过传感器抓取物理世界的信息,然后传送给信息世界的控制器,控制器经过计算形成指令再传送给执行器,最终指令被反馈给物理世界,而在这个过程中,信息的传递都是经过网络进行的。本文首先综述了信息物理融合系统的理论基础和研究现状,同时比较了其与传统应用系统的区别。在此基础上,重点讨论了信息物理融合系统中的网络以及影响网络性能的几种关键因素,从而引出了本文所要解决的问题:一方面,为了形成更加精确的控制命令,传感器必须更快的及时采样,另一方面,由于网络资源的限制,通过网络传送的数据又不能过多,因此我们要做的就是在网络资源和控制性能的双重约束之下对采样周期及传输调度进行优化,以更好的满足信息物理融合系统的要求。然后,本文研究了传统的调度策略在信息物理融合系统中的应用,并且在Matlab中建立了一个模型对其进行仿真比较,总结出了它们在信息物理融合系统网络传输调度中的优缺点;在前述分析的基础上,提出了一种多重优先级的调度策略,使信息在网络中能够以更加灵活的方式进行传送;基于该调度策略,针对其不同组成部分的特点,提出了两种变采样周期的算法,能够同时兼顾网络资源情况和系统控制性能。最后,我们对上述策略进行了仿真分析。基于Truetime工具箱,建立了一个信息物理融合系统的仿真模型,模型中多个控制环共享一个以太网回路。通过仿真将本文的策略与传统的调度算法进行了比较分析,从而验证了本文提出的策略的有效性。
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