基于CAN总线网络控制系统中的时延分析及对策

网络时延严重影响网络控制系统的实时性和稳定性.分析CAN总线网络控制系统时延的构成,针对给定的网络控制系统模型,给出系统稳定性与网络时延之间的数学关系式,并讨论了网络负载率对网络时延,系统稳定度的影响.采用基于时间触发方式的CAN总线信息调度方案,结果表明,该调度方法消除了CAN总线系统由于总线冲突而引起的时延.计算机仿真及实验表明,相比于事件触发方案,基于时间触发的CAN总线网络调度方案使系统性能得到明显改善.     

CAN总线控制网络实时性分析

控制回路通过实时网络闭环而成的反馈控制系统称为网络控制系统。由于控制回路网络中信息传输时延的存在,使得控制回路系统的实时性非常重要。在系统分析了CAN总线网络控制系统的时域特性的基础上,提出了一种基于CAN总线的网络控制系统设计方案,采用多率采样和动态时间窗设计概念,减少了闭环网络控制系统的时延,提高了网络带宽利用率。     

基于truetime的网络控制系统时延分析与仿真

在分析了网络控制系统结构,研究了产生传输时延的原因并分析了网络控制系统传输时延的具体组成.利用了基于MATLAB/Simulink的truetime网络控制系统仿真工具,构建了一个以直流电机为控制对象的网络控制系统时延仿真模型,讨论了在无传输时延与有传输时延下,网络时延对控制系统性能的影响.     

基于UDP传输协议的网络时延仿真研究

在基于UDP传输协议的各种网络中,数据包传输的时延是随机的,为了能够研究不同的控制算法对远程控制系统的影响,就必须保证远程控制系统中网络时延环节的一致性,为此必须对网络时延进行仿真.使用结构数组对网络时延进行了仿真.将数据报的信息存放在与其网络时延相对应的结构数组元素中,在每个采样点系统只使用结构数组相应元素中的信息,实现了对数据包网络时延的仿真.在基于时间驱动工作方式的控制系统中,可以采用这样的方法实现UDP传输协议下的网络时延仿真.     

网络控制系统的模糊自适应PID控制

针对网络控制系统中网络时延补偿的问题,提出了一种模糊自适应PID控制器的设计方法,通过利用在线时延估计方法对时延进行预估计,根据估计时延值在线调节PID三个参数,从而改善系统的性能。对基于控制局域网络(CAN)总线的典型工业过程进行了仿真实验。结果表明,与常规PID的控制器比较,采用设计的PID控制器能补偿网络上的时延,更加有效的抑制了时延对网络控制系统的影响并提高了系统的性能。     

动态矩阵控制在网络时延补偿中的应用研究

在网络控制系统中,随机传输时延大大降低了系统的控制性能,并导致系统的不稳定.针对以太网在网络控制系统中的随机传输时延问题,提出了一种基于DMC的NCS时延补偿控制方案.该方案采用DMC算法设计控制器,同时通过网络时延补偿器和动态缓冲器整定控制量,使系统输出能迅速跟踪突变输入.利用TureTime工具箱进行仿真实验,结果证明了该算法在处理网络控制系统的时延问题时具有有效性和可行性.     

基于TrueTime工具箱的网络控制系统时延分析

首先给出了网络控制系统时延分析,然后介绍了基于MATLAB／Simulink的网络控制系统仿真工具——TureTimel．5的安装及使用方法。以直流伺服电机为被控对象,采用PID控制器,构建一个网络控制系统时延仿真模型,讨论了Ether-net、CAN、RoundRobin和Switched Ethernet四种网络模型条件下,网络时延和系统输出仿真结果。结果表明,此仿真平台有助于网络控制系统时延分析,也对进一步研究NCS时延补偿技术提供了有利的保障。     

网络控制系统的稳定性分析

在网络控制系统中,由于网络的通讯带宽的限制、信息(包括传感器信号,控制器信号,等等)的碰撞等诸多原因,不可避免地会使信息在传输过程中存在时延,称之为网络诱导时延.网络诱导时延是导致控制系统的性能降低,甚至使得系统不稳定的主要因素.为了克服网络诱导时延对控制系统造成的影响,建立了具有参数不确定性的线性网络控制系统模型,利用Razumikhin和Laypunov定理来估计传输时延的最大界,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件.并且由LMI方程给出了稳定的控制器增益K.仿真实例证明了结论的有效性.     

CAN总线混合调度算法及仿真

在CAN总线组成的网络中,随着传输的信息的增多,固定优先级算法已经不能满足系统在信息传输实时性的需求。文章在分析CAN总线信息模型和常用信息调度算法的基础上,提出了一种能有效提高系统性能的混合调度算法,并引入基于利用率的可调度分析方法对该算法进行了理论上的可调度分析。最后,进行了基于LPC2129的仿真平台进行了仿真实验,结果显示了该算法的有效性。     

网络化控制系统的时变采样及反馈调度策略

多处理器网络化控制系统中,信息传输的时延是使控制性能变差的主要原因之一。改进型混合调度算法通过在一个基本采样周期内的多次采样,形成时变的采样周期,缩减信息传输的截止期,可使信息传输的时延大为减少;同时构建网络化控制系统的反馈调度模型,通过调节基本采样周期,及时调度信息传输,能使网络的空闲时间始终保持在一个合理状态。仿真结果表明,网络利用率有所提高,网络化控制系统的动态性能有所改善。     

MS/TP总线网络延迟性能分析与仿真

研究了BACnet总线通信,针对MS/TP网络中的节点和报文传输性能进行了分析。运用有限状态机理论,在仿真环境下建立了混合型MS/TP网络的随机通信模型。针对应用层服务如读属性报文的传输等进行了仿真运行,评估了MS/TP网络传输的平均服务延迟特性,给出了楼宇控制器网络通信中的网络数据帧数、传输速率、延迟三者之间的关系。研究表明,当报文产生时间平均间隔一定,随着最大数据帧数增加,总线利用率变大,网络平均延迟变大。运用该方法可针对实际的网络结构和节点数量,评估出该网络的数据传输最大平均延迟和最大数据帧数,为总线网络的设计及优化提供了依据。     

无人机集群编队自组网可靠性评估

针对无人机集群编队自组网的可靠性评估问题,考虑无人机集群编队在执行任务时对信息交互的时效性需求,提出一种自组网可靠性评估方案.首先,分析消息传输的可用时间;其次,通过排队论建立消息传输延迟模型以计算消息传输所需时间;然后,以消息传输所需时间小于可用时间的概率作为评估指标建立消息传输可靠性计算模型,进而为无人机集群编队提供一个动态可靠性评估框架以适应集群编队体系配置和环境变化的随机性与时变特性;最后,仿真分析在不同传输任务需求下,编队构型、无人机数量、编队缩放因子、传输速率、信息交互强度以及环境干扰对消息传输可靠性的影响.仿真结果可以为集群编队的队形设计以及集群编队的体系配置提供一定参考依据.     

Compressionless wormhole routing: an analysis for hypercube with virtual channels

Several recent studies have shown that adaptive routing algorithms based on deadlock recovery have superior performance characteristics than those based on deadlock avoidance. Most of these studies, however, have relied on software simulation due to the lack of analytical modelling tools. In an effort towards filling this gap, this paper presents a new analytical model of compressionless routing in wormhole-routed hypercubes. This routing algorithm exploits the tight coupling between wormhole routers for flow control to detect and recover from potential deadlock situations. The advantages of compressionless routing include deadlock-free adaptive routing with no extra virtual channels, simple router design, and order-preserving message transmission. The proposed analytical model computes message latency by determining the message transmission time, blocking delay at each router, multiplexing delay at each network channel, and waiting time in the source before entering the network. The validity of the model is demonstrated by comparing analytical results with those obtained through simulation experiments.     

面向MANET云平台应用的多目标蚁群优化AODV路由协议

为增强网络中路由的稳健性,提出了一种优化的AODV路由协议,结合多目标优化和蚁群优化选择最优路由。首先,计算各节点的传输距离、进展、传输延迟、方向和生存时间5个度量;然后,以传输距离、传输延迟和方向3个度量的最小化,以及进展和生存时间两个度量的最大化为优化目标,构造蚁群算法中的移动概率函数,并结合局部最优路径更新全局信息素;此后,在AODV路由协议的基础上,选择移动概率最大的节点作为最佳下一跳节点,生成最优路由。最后,在部署的大学区实验云模型平台上进行了验证。仿真结果表明,与AODV和EN-AODV路由协议相比,新路由协议的报文送达率更高,同时端到端的平均时延和路由开销更小。     

移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法研究

针对移动延迟容忍传感网络拥塞而造成的节点内缓存数量预测不准,数据传输延时速度过慢,数据分组投递成功率低等问题,提出一种移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法。算法是基于节点状态感知的,构建移动延迟容忍传感网络拥塞预测机制,依据机制中所获取的历史缓存信息感知节点状态,对拥塞严重或中度拥塞的节点缓存队列内的数据进行信息聚合,提出拥塞控制的策略。最后通过仿真可得数据分组投递率、数据分组丢包率及响应时间、消息产生率。实验结果表明,所提出的拥塞控制算法能够预测缓存数量准确,减少数据传输时延,保证数据分组投递成功率,提高整个网络的工作效率。     

基于LZSS的SIP压缩算法改进研究

3GPP在R5版本中首次提出了IP多媒体子系统（IMS）的概念,SIP协议被选择为呼叫会话控制协议。由于SIP是基于文本的协议,在会话过程中需要重传大量的数据,导致在会话建立过程中时延的增加。文中在分析现有的SIP信令压缩算法的基础上,提出了一种带有预处理的LZSS与算术编码相结合的改进算法。首先对消息进行预编码,然后进行LZSS压缩,压缩完后与算术编码相结合,这种改进后的算法减少了信令传输延迟。文中运用典型的SIP会话环境进行仿真实验,其结果验证了改进算法能够有效地提高性能,缩短消息长度和减小传输时延。     

基于工业无线网络性能评价的规划路径算法

针对路由节点查找消息路径的局限性,提出了一种网关设备规划消息路径的算法。该算法结合工业无线网络通信数据的规律性,在考虑时延、能耗、可靠传输和负载均衡方面的性能综合评价之后,找出一种路径组合,避免消息拥塞和干扰,提高通信性能。然后,设计了仿真实验来对比规划路径与AODV查找路径两种情况下的通信性能。实验结果证明,规划的消息路径下的通信性能更好。     

Profibus-DP总线单主站系统报文传输延时分析

采用确定与随机Petri网建立了Profibus-DP总线单主站系统报文传输延时的模型,并在TimeNet软件环境下对其进行了仿真分析,得出了报文传输延时与目标令牌循环时间的关系;并以STEP7软件为例,说明了在实际工程中如何根据Profibus-DP总线参数合理设定目标令牌循环时间、从而使监控系统获得最好的实时性的方法。仿真结果验证了该模型的正确性。     

短相遇接触时间网络环境中的时延容忍网络路由方案

为解决时延容忍网络在短接触时间下的路由问题,给出了一种短相遇接触时间网络环境中的时延容忍网络路由方案.该方案首先利用相遇接触时间、相遇间隔时间和消息时效等网络信息计算一跳传递概率和两跳传递概率,然后根据所得传递概率在当前接触节点和过去接触节点中选择转发节点,从而建立低成本路由.仿真性能分析结果表明:与其它经典的时延容忍网络路由方案相比,所给路由方案可以在降低路由成本的情况下,提高消息传递率,且能缩短平均时延.     

基于排队论的数据链系统信息传输时间延迟分析

针对数据链系统信息传输时间延迟问题,分析了数据链系统中两点之间直接信息传输、通过中继站信息传输、跨数据链系统信息传输的一般过程;给出了利用排队论分析数据链系统信息传输时间延迟的一般流程;最后以美军JTIDS为例,分析了预警机在一定的时隙分配方案下的信息传输时间延迟.