網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模煳調(diào)度策略研究褚雪芹09415

1、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的模糊調(diào)度策略研究報告人：褚雪芹導(dǎo)師：井元偉教授1主要內(nèi)容1 引言2 模糊調(diào)度器設(shè)計3 基于變采樣周期的模糊調(diào)度策略研究4 結(jié)論21 引言-網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖1.1網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖31 引言-模糊調(diào)度策略的研究現(xiàn)狀白濤.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能分析與調(diào)度優(yōu)化D.上海:上海交通大學(xué)博士論文，2005.Tipsuwan,Y.,Chow，M-Y.Network-based controller adaptation based on QoS Negotiation and deterioration A. IECON Proceedings (Industrial Electronics

2、Conference) C. Piscataway，USA: Institute of Electrical and Electronics Engineers Computer Society,2001.Lee J, Tiao A, Yen J.A fuzzy rule-based approach to real-time scheduling. In:Yen J ed. Proc.of The 3rd IEEE Int,1Conf. On Fuzzy Systems,Vol2.Piscataway:IEEE Computer Society, 1994. Chen Z，Terrier F

3、, Rioux L,. Real time scheduling under uncertainty. In : Nakanishi,S. ed. Proc of the 4th IEEE Intl Conf. on Fuzzy Systems, Vol3 . Piscataway:IEEE Computer Soeiety,1995.Terrier F, Chen Z. Fuzzy calculus applied to real time scheduling. In : Yen J, ed. Proc of the 3rd IEEE Intl Conf. on Fuzzy Systems

4、, Vol3 . Piscataway:IEEE Computer Soeiety,1994.李祖欣，王萬良，雷必成，陳惠英.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能分析與調(diào)度優(yōu)化.自動化學(xué)報.33卷.11期.2007.李祖欣.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的智能調(diào)度及優(yōu)化D，浙江工業(yè)大學(xué)，2008.42 模糊調(diào)度器設(shè)計2.1 采用調(diào)度器的NCS結(jié)構(gòu)2.2 模糊調(diào)度算法的原理2.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計2.4 模糊動態(tài)調(diào)度器的實現(xiàn)5 2.1 采用調(diào)度器的NCS結(jié)構(gòu)調(diào)度器 監(jiān)測PC請求信息圖2.1 采用動態(tài)調(diào)度器的NCS結(jié)構(gòu) CAN62.2 模糊調(diào)度算法的原理模糊化解模糊參考輸入模糊推理模糊控制圖2.2 模糊動態(tài)調(diào)度算法原理模糊規(guī)則步驟

5、：(1)定義模糊控制的輸入輸出變量;(2)確定各輸入輸出變量的變化范圍、量化等級;(3)在各輸入和輸出語言變量的量化域內(nèi)定義模糊子集以及相關(guān)的 隸屬度函數(shù); (4)確定模糊控制規(guī)則;(5)模糊決策;(6)解模糊。71.定義輸入輸出變量。 將該控制回路的誤差 和誤差變化率 作為輸入量，輸出量 為該回路的優(yōu)先級。2.確定輸入輸出變量的變化范圍和量化等級。 用 表示輸入量誤差 和誤差變化率 的模糊集， 為輸出量優(yōu)先級 的模糊集， 為兩個輸入的量化因子。取輸入變量的量化等級為9級，即 ，輸出的量化等級為5級，即 。2.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計82.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計3.輸入和輸出變量的模糊語言描述。

6、 首先確定各語言變量論域內(nèi)模糊子集的個數(shù)，均選5個。描述輸入變量誤差 和誤差變化率 的模糊子集數(shù)為負大，負小，0，正小，正大,即NB，NS，ZE，PS，PB;優(yōu)先級 的模糊子集為正小，正，中，大，正大，即PS，S，M，B，PB。誤差和誤差變化率采用三角形隸屬度函數(shù)，如下圖所示。 0.2圖2.3 誤差和誤差變化率的隸屬函數(shù)-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 492.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計Ei/ECi-4-3-2-101234 NB10.50000000 NS00.510.500000 ZE0000.510.5000 PS000000.510.50 PB00000000.5

7、1Pi12345PS10.2000S0.210.200M00.210.20B000.210.2PB0000.21表2.1和表2.2是根據(jù)由隸屬度函數(shù)得到的 和Pi三個模糊子集的隸屬度表。優(yōu)先級采用高斯型隸屬度函數(shù)，如下圖所示：圖2.4 優(yōu)先級的隸屬函數(shù)表2.1誤差和誤差變化率的隸屬度表 表2.2 優(yōu)先級的隸屬度表102.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計4.確定模糊規(guī)則。 模糊控制規(guī)則通過分析任務(wù)的控制性能與優(yōu)先級之間的關(guān)系獲得，其確定原則是保證模糊控制的輸出能真實地反映各回路任務(wù)的狀態(tài)，從而合理地分配優(yōu)先級。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中分配的優(yōu)先級其數(shù)值越大優(yōu)先級越低，數(shù)值越小優(yōu)先級越高，即模糊集中“PB”對應(yīng)低優(yōu)

8、先級，而“PS”對應(yīng)高優(yōu)先級。 Pi EiNBNSZEPSPBECiNBPSPSBSPSMSPSSMBPSZEPSMPBMPSPSPSBMSMPSPBPSSSPSPS表2.3 模糊規(guī)則表112.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計5.模糊推理 選用MIN-MAX-重心法（Mamdani）方法求取輸入輸出的模糊關(guān)系R，然后根據(jù)模糊關(guān)系R推導(dǎo)輸出的模糊量。 考慮一下模糊推理形式： 規(guī)則n：前提：規(guī)則1：規(guī)則2：結(jié)論：由前提 和各模糊規(guī)則“ ”可以得到推理結(jié)果 為上式的最終結(jié)論 是由綜合推理結(jié)果 得到的，即（2.1）（2.2）122.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計-模糊推理將由誤差 、誤差變化率 和輸出 確定的模糊規(guī)則寫

9、成如下語言推導(dǎo)形式： 上式中 和 分別表示誤差 和誤差變化率 的某一模糊集， 為該規(guī)則下模糊輸出。上述規(guī)則用模糊關(guān)系R表示，可得：輸出 根據(jù)最大最小模糊推理合成規(guī)則可得隸屬函數(shù)表示為（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）即132.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計-模糊推理根據(jù)以上步驟確定的模糊控制表如下：EECP表2.4 模糊控制表142.3 模糊動態(tài)調(diào)度器設(shè)計6.解模糊。 解模糊是一個模糊集清晰化的過程，本文選取MIN-MAX-重心法求取輸出量p的真實值，其計算公式如下: 通過以上幾個步驟，就可以實時地改變網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)各回路的優(yōu)先級，優(yōu)先級確定之后，系統(tǒng)會根據(jù)各回路優(yōu)先級的高低決定任務(wù)執(zhí)行的順序，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)度。（2.7）15 2.4 模糊動態(tài)調(diào)度器的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測模塊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)控制模塊預(yù)測算法采樣周期調(diào)度算法 模糊動態(tài) 調(diào)度模塊傳感器CAN圖2.4 模糊動態(tài)調(diào)度器的物理模型監(jiān)測PC網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)執(zhí)行模塊-164 結(jié)