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 3rdIEEE Intl Conf. on Fu
4、zzy 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 。,2.
6、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。,10.80.60.40.2,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。,优先级采用高斯型隶
7、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，然后根据模糊关系R推导输出的模糊量。
8、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
9、,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,将模糊控制原理应用于网络控制系统调度算法中，能有效的确定 各控制回路的优先级。模糊动态调度算法同时考虑了系统中各个回路的误差和误差变化 情况，这样就不会出现某个回路由于优先级过低而导致不可控的情况， 有利于提高网络控制系统的整体性能。,Thank You！欢迎大家批评指正，提出宝贵意见！,
