网络控制系统集成模糊反馈调度器的设计

刘　念，周煦伦，沈彦德
沈阳理工大学信息学院，辽宁沈阳

沈阳理工大学信息学院，辽宁沈阳

盘锦辽河油田辽南集团，辽宁盘锦

摘　　　要：网络控制系统是一种全分布，网络化的实时反馈控制系统。它是计算机，控制学科及网络技术的综合应用。网络控制系统一方面给系统带来了开放性，数字互连等特点，另一方面由于网络独特的特点也给系统带来了所不希望的性能，例如网络延时，数据丢包及网络资源的竞争，如何解决这些问题成为国际学术界研究的一个热点。基于网络资源的竞争问题，主要研究网络系统的调度方法。在经典的集成反馈调度方法的基础上，将模糊反馈控制理论引入到该调度方法中，设计完成了集成模糊反馈调度器，详细阐述了设计的各个步骤。仿真结果表明，所设计的集成模糊反馈调度器的调度能力优于ＥＤＦ调度算法，能够有效地处理非线性，不确定性问题，具有良好的鲁棒性能和适应性。

关　键　词：集成反馈调度；网络需求度；优先级；模糊反馈调度；文献

１　引　言
网络控制系统的出现打破了传统控制系统在物理空间上的限制，便于实现管控一体化，也提高了系统信息的集成度［１］。但是由于网络环节的加入，使得网络控制系统的分析和设计与传统的经典控制相比增加了很大的困难。控制回路的性能不仅仅依赖于控制算法的设计，也依赖其共享网络资源的调度［２］。因此，调度算法在网络控制的闭环系统中起着重要作用。大多数实时调度算法都是开环调度算法，如有速率单调（ＲＭ）调度算法和较小截止期优先（ＥＤＦ）调度算法。开环调度的决策依据是基于对任务参数的较差情形估计得到，系统的冗余度大，导致系统的占用率不足并且不能根据负载变化的情况进行动态调节以提高系统的性能［３］。反馈调度是闭环调度，可以根据反馈回来的信息有效地调节任务或者调度器的参数，从而提高系统的性能。近年来基于反馈控制的实时调度方法应用于软实时系统的研究取得较大进展。文献［４］针对基于数学优化的动态带宽方法难于在线使用的问题，设计了反馈调度器；文献［５］提出一种反馈机理的网络控制系统动态调度器的设计方法；文献［６］提出了将死区调度和节点优先级分配相结合的调度器；文献［７］将集成控制与调度的思想引入多回路ＮＣＳ的研究，并给出了一些基本方法；文献［８］针对动态环境下的多回路网络化控制系统，提出一种级联反馈调度策略。本文将模糊控制理论引入反馈调度框架体系，给出了基于动态调节优先级和网络带宽分配的集成模糊反馈调度算法。该调度算法综合考虑了系统中各控制回路的控制误差和误差变化率，通过动态调节各控制回路的采样周期和优先级，满足系统的实时性要求，使网络具有较好的服务质量。仿真结果证明了该方法能够更有效地提高网络控制系统的鲁棒性能。

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