网络控制系统的模煳调度策略研究+褚雪芹+09.4.15.ppt

1、,网络控制系统的模糊调度策略研究,报告人：褚雪芹 导师：井元伟教授,主要内容,1 引言 2 模糊调度器设计 3 基于变采样周期的模糊调度策略研究 4 结论,1 引言-网络控制系统结构图,图1.1网络控制系统结构图,1 引言-模糊调度策略的研究现状,白涛.网络控制系统的性能分析与调度优化D.上海:上海交通大学博士论文，2005. Tipsuwan,Y.,Chow，M-Y.Network-based controller adaptation based on QoS Negotiation and deterioration A. IECON Proceedings (Industrial El

2、ectronics 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

3、Z，Terrier F, 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 F

4、uzzy Systems, Vol3 . Piscataway:IEEE Computer Soeiety,1994. 李祖欣，王万良，雷必成，陈惠英.网络控制系统的性能分析与调度优化.自动化学报.33卷.11期.2007. 李祖欣.网络控制系统的智能调度及优化D，浙江工业大学，2008.,2 模糊调度器设计,2.1 采用调度器的NCS结构 2.2 模糊调度算法的原理 2.3 模糊动态调度器设计 2.4 模糊动态调度器的实现,2.1 采用调度器的NCS结构,调度器,监测PC,请求信息,图2.1 采用动态调度器的NCS结构,CAN,2.2 模糊调度算法的原理,模 糊 化,解模糊,参考输入,模 糊

5、 推 理,模糊控制,图2.2 模糊动态调度算法原理,模 糊 规 则,步骤： (1)定义模糊控制的输入输出变量; (2)确定各输入输出变量的变化范围、量化等级; (3)在各输入和输出语言变量的量化域内定义模糊子集以及相关的 隶属度函数; (4)确定模糊控制规则; (5)模糊决策; (6)解模糊。,1.定义输入输出变量。 将该控制回路的误差 和误差变化率 作为输入量，输出量 为该 回路的优先级。 2.确定输入输出变量的变化范围和量化等级。 用 表示输入量误差 和误差变化率 的模糊集， 为输出 量优先级 的模糊集， 为两个输入的量化因子。取输入变量的量 化等级为9级，即 ，输出的量化等级 为5级，即

6、 。,2.3 模糊动态调度器设计,2.3 模糊动态调度器设计,3.输入和输出变量的模糊语言描述。 首先确定各语言变量论域内模糊子集的个数，均选5个。描述输入变 量误差 和误差变化率 的模糊子集数为负大，负小，0，正小，正大, 即NB，NS，ZE，PS，PB;优先级 的模糊子集为正小，正，中，大，正大，即PS，S，M，B，PB。误差和误差变化率采用三角形隶属度函数，如下图所示。,1 0.8 0.6 0.4 0.2,图2.3 误差和误差变化率的隶属函数,-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4,2.3 模糊动态调度器设计,表2.1和表2.2是根据由隶属度函数得到的 和Pi三个模糊子集的隶属度表。

7、,优先级采用高斯型隶属度函数，如下图所示：,图2.4 优先级的隶属函数,表2.1误差和误差变化率的隶属度表 表2.2 优先级的隶属度表,2.3 模糊动态调度器设计,4.确定模糊规则。 模糊控制规则通过分析任务的控制性能与优先级之间的关系获得，其确定原则是保证模糊控制的输出能真实地反映各回路任务的状态，从而合理地分配优先级。 网络控制系统中分配的优先级其数值越大优先级越低，数值越小优先级越高，即模糊集中“PB”对应低优先级，而“PS”对应高优先级。,表2.3 模糊规则表,2.3 模糊动态调度器设计,5.模糊推理 选用MIN-MAX-重心法（Mamdani）方法求取输入输出的模糊关系R，然后根据模

8、糊关系R推导输出的模糊量。 考虑一下模糊推理形式：,规则n： 前提：,规则1： 规则2：,结论：,由前提 和各模糊规则“ ”可以得到推理结果 为,上式的最终结论 是由综合推理结果 得到的，即,（2.1）,（2.2）,2.3 模糊动态调度器设计-模糊推理,将由误差 、误差变化率 和输出 确定的模糊规则写成如下语言推导形式：,上式中 和 分别表示误差 和误差变化率 的某一模糊集， 为该规则下模糊输出。上述规则用模糊关系R表示，可得：,输出 根据最大最小模糊推理合成规则可得,隶属函数表示为,（2.3）,（2.4）,（2.5）,（2.6）,即,2.3 模糊动态调度器设计-模糊推理,根据以上步骤确定的模糊控制表如下：,E,EC,P,表2.4 模糊控制表,2.3 模糊动态调度器设计,6.解模糊。 解模糊是一个模糊集清晰化的过程，本文选取MIN-MAX-重心法求 取输出量p的真实值，其计算公式如下:,通过以上几个步骤，就可以实时地改变网络控制系统各回路的优 先级，优先级确定之后，系统会根据各回路优先级的高低决定任务执 行的顺序，从而实现对网络控制系统的调度。,（2.7）,2.4 模糊动态调度器的实现,网络状态监测模块,网络状态 控制模块,预测算法,采样周期 调度算法,模糊动态 调度模块,传感器,CAN,图2.4 模糊动态调度器的物理模型,监测PC,网络状态执行模块,-,4 结论,将模糊控制原