CAN協(xié)議冗余網絡的多實時參數(shù)協(xié)調負載研究.pdf

1、網絡控制系統(tǒng)是將傳感器、控制器和執(zhí)行器通過實時網絡構成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，為了保證整個系統(tǒng)的安全性和可靠性，常用冗余設計的思想來構建網絡控制系統(tǒng)，網絡通信冗余是其中主要內容之一。但在實際應用過程中，冗余網絡只在主網絡通信故障時才發(fā)揮作用，網絡利用率較低，難以克服網絡通信“瓶頸”對系統(tǒng)控制性能和實時性的約束。因此，網絡控制系統(tǒng)中，兼顧網絡通信、控制性能以及安全可靠的研究已成為學術界和應用領域共同關注的課題，具有重要的理論意義和實用價值。<

2、br>　　綜合考慮控制性能和系統(tǒng)可靠性，以更好地發(fā)揮冗余網絡帶寬資源為目標，開展多實時參數(shù)協(xié)調負載的研究工作。本文針對CAN協(xié)議冗余網絡的控制系統(tǒng)，提出可協(xié)調通信負載并支持網絡冗余的調度策略，通過合理的分配主、備網絡帶寬資源，提高系統(tǒng)的控制性能和實時性，并可完成冗余網絡在故障條件下的快速切換，確保網絡控制系統(tǒng)的可靠性。本文的主要內容如下:
　　首先，提出協(xié)調網絡負載的目標，根據(jù)網絡控制系統(tǒng)的控制質量和網絡服務質量，詳細分析系統(tǒng)的控

3、制性能和實時性能，獲取系統(tǒng)性能指標參數(shù)，為后面的研究奠定基礎。
　　其次，提出基于負載均衡的協(xié)調網絡負載調度策略，利用備份網上的空閑網絡資源，降低主網絡上的通信負載量。該調度策略通過協(xié)調網絡上的節(jié)點通信信道，保證主、備網絡上的總線利用率相等來協(xié)調網絡負載。實驗證明該調度策略有效地提高了系統(tǒng)的控制性能和實時性能。
　　然后，提出多實時參數(shù)協(xié)調網絡負載的反饋控制調度策略，在負載均衡的基礎上，為進一步優(yōu)化冗余網絡的帶寬資源分配，將

4、網絡控制系統(tǒng)中的狀態(tài)信息反饋給調度器，通過模糊控制和負載均衡算法在線計算及實時調度，動態(tài)決策各節(jié)點的通信信道和優(yōu)先級，在兼顧系統(tǒng)的控制性能及負載均衡的基礎上協(xié)調網絡負載。實驗證明這種改進的調度策略能夠更好的分配網絡資源，進一步優(yōu)化了系統(tǒng)的控制性能和實時性能。
　　最后，提出冗余設計方案，確保系統(tǒng)在一條網絡通信故障下可以正常的工作，調度策略綜合考慮了網絡負載的協(xié)調和對通信網絡的備份，當某一通信網絡故障時，充分利用CAN總線的錯誤處理