網絡控制系統(tǒng)中控制與調度的協(xié)同設計.pdf

1、隨著網絡控制系統(tǒng)研究的深入，網絡控制系統(tǒng)中的網絡調度逐漸受到研究者的重視，研究網絡控制系統(tǒng)調度的目的是改善網絡的QoS，減少沖突、阻塞等不利因素的發(fā)生，從而減小網絡誘導時延，減少數(shù)據(jù)包丟失的發(fā)生，對于改善網絡控制系統(tǒng)的性能具有重要的意義。但是網絡和控制兩方面存在著相互影響、相互制約的內在聯(lián)系，解決上述問題應考慮控制與調度的協(xié)同設計，以保證網絡的服務質量QoS和控制系統(tǒng)的控制質量QoC。 控制與調度的協(xié)同設計過程，需要從理論上研究

2、調度對于控制系統(tǒng)性能的影響，從而為調度方法的確定提供依據(jù)。為了分析控制系統(tǒng)的各種性能，建立了輸入、輸出端都具有通信約束的通用NCS調度模型，并利用通信序列來表示調度情況，然后將其轉化為離散切換系統(tǒng)。 在研究NCS調度模型的能控性、能觀性時，利用循環(huán)不變子空間理論及其相關的性質，給出了靜態(tài)調度下網絡控制系統(tǒng)能控性、能觀性的充要條件，并給出了原有控制系統(tǒng)與經由網絡靜態(tài)調度后系統(tǒng)之間能控性、能觀性的關系。 利用切換系統(tǒng)中的多L

3、yapunov函數(shù)方法，對狀態(tài)反饋下的NCS調度模型的穩(wěn)定性、魯棒性進行分析，并以LMI形式給出系統(tǒng)滿足魯棒性能的充要條件，及其魯棒H∞控制器的設計方法；然后，對多系統(tǒng)調度的網絡控制系統(tǒng)進行建模，將其也轉化為離散切換系統(tǒng)，并將得到的魯棒性相關結論，擴展到多系統(tǒng)調度中。 在狀態(tài)反饋下對NCS調度模型展開保性能分析，以LMI形式給出系統(tǒng)保性能的充要條件，及其保性能控制律的求解；在此基礎上，進一步得出最優(yōu)保性能控制律的求解條件；然后將

4、得到的結論推廣到多系統(tǒng)調度中。 針對NCS中的調度，提出基于RM和EDF的二維調度策略，能夠實現(xiàn)優(yōu)先級與帶寬的二級分配，具有較高的靈活性；并利用RM與EDF方法的任務可調度性條件，得出二維調度中的帶寬可調度性條件；二維網絡調度策略可以在同一個網絡中，用RM及EDF調度方法來分別對不同的任務進行調度。 采樣周期是QoC與QoS之間的紐帶，在控制與調度協(xié)同設計中起到重要的作用，所以有必要從理論與實際應用兩個角度出發(fā)對NCS中