1、網絡控制系統的模糊調度策略研究報告人：褚雪芹導師：井元偉教授1主要內容1 引言2 模糊調度器設計3 基于變采樣周期的模糊調度策略研究4 結論21 引言-網絡控制系統結構圖圖1.1網絡控制系統結構圖31 引言-模糊調度策略的研究現狀白濤.網絡控制系統的性能分析與調度優化D.上海:上海交通大學博士論文，2005.Tipsuwan,Y.,Chow，M-Y.Network-based controller adaptation based on QoS Negotiation and deterioration A. IECON Proceedings (Industrial Electronics

2、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 Z，Terrier F

3、, 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 Fuzzy Systems

4、, Vol3 . Piscataway:IEEE Computer Soeiety,1994.李祖欣，王萬良，雷必成，陳惠英.網絡控制系統的性能分析與調度優化.自動化學報.33卷.11期.2007.李祖欣.網絡控制系統的智能調度及優化D，浙江工業大學，2008.42 模糊調度器設計2.1 采用調度器的NCS結構2.2 模糊調度算法的原理2.3 模糊動態調度器設計2.4 模糊動態調度器的實現5 2.1 采用調度器的NCS結構調度器 監測PC請求信息圖2.1 采用動態調度器的NCS結構 CAN62.2 模糊調度算法的原理模糊化解模糊參考輸入模糊推理模糊控制圖2.2 模糊動態調度算法原理模糊規則步驟

5、：(1)定義模糊控制的輸入輸出變量;(2)確定各輸入輸出變量的變化范圍、量化等級;(3)在各輸入和輸出語言變量的量化域內定義模糊子集以及相關的 隸屬度函數; (4)確定模糊控制規則;(5)模糊決策;(6)解模糊。71.定義輸入輸出變量。 將該控制回路的誤差 和誤差變化率 作為輸入量，輸出量 為該回路的優先級。2.確定輸入輸出變量的變化范圍和量化等級。 用 表示輸入量誤差 和誤差變化率 的模糊集， 為輸出量優先級 的模糊集， 為兩個輸入的量化因子。取輸入變量的量化等級為9級，即 ，輸出的量化等級為5級，即 。2.3 模糊動態調度器設計82.3 模糊動態調度器設計3.輸入和輸出變量的模糊語言描述。

6、 首先確定各語言變量論域內模糊子集的個數，均選5個。描述輸入變量誤差 和誤差變化率 的模糊子集數為負大，負小，0，正小，正大,即NB，NS，ZE，PS，PB;優先級 的模糊子集為正小，正，中，大，正大，即PS，S，M，B，PB。誤差和誤差變化率采用三角形隸屬度函數，如下圖所示。 0.2圖2.3 誤差和誤差變化率的隸屬函數-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 492.3 模糊動態調度器設計Ei/ECi-4-3-2-101234 NB10.50000000 NS00.510.500000 ZE0000.510.5000 PS000000.510.50 PB00000000.5

7、1Pi12345PS10.2000S0.210.200M00.210.20B000.210.2PB0000.21表2.1和表2.2是根據由隸屬度函數得到的 和Pi三個模糊子集的隸屬度表。優先級采用高斯型隸屬度函數，如下圖所示：圖2.4 優先級的隸屬函數表2.1誤差和誤差變化率的隸屬度表 表2.2 優先級的隸屬度表102.3 模糊動態調度器設計4.確定模糊規則。 模糊控制規則通過分析任務的控制性能與優先級之間的關系獲得，其確定原則是保證模糊控制的輸出能真實地反映各回路任務的狀態，從而合理地分配優先級。 網絡控制系統中分配的優先級其數值越大優先級越低，數值越小優先級越高，即模糊集中“PB”對應低優

8、先級，而“PS”對應高優先級。 Pi EiNBNSZEPSPBECiNBPSPSBSPSMSPSSMBPSZEPSMPBMPSPSPSBMSMPSPBPSSSPSPS表2.3 模糊規則表112.3 模糊動態調度器設計5.模糊推理 選用MIN-MAX-重心法（Mamdani）方法求取輸入輸出的模糊關系R，然后根據模糊關系R推導輸出的模糊量。 考慮一下模糊推理形式： 規則n：前提：規則1：規則2：結論：由前提 和各模糊規則“ ”可以得到推理結果 為上式的最終結論 是由綜合推理結果 得到的，即（2.1）（2.2）122.3 模糊動態調度器設計-模糊推理將由誤差 、誤差變化率 和輸出 確定的模糊規則寫

9、成如下語言推導形式： 上式中 和 分別表示誤差 和誤差變化率 的某一模糊集， 為該規則下模糊輸出。上述規則用模糊關系R表示，可得：輸出 根據最大最小模糊推理合成規則可得隸屬函數表示為（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）即132.3 模糊動態調度器設計-模糊推理根據以上步驟確定的模糊控制表如下：EECP表2.4 模糊控制表142.3 模糊動態調度器設計6.解模糊。 解模糊是一個模糊集清晰化的過程，本文選取MIN-MAX-重心法求取輸出量p的真實值，其計算公式如下: 通過以上幾個步驟，就可以實時地改變網絡控制系統各回路的優先級，優先級確定之后，系統會根據各回路優先級的高低決定任務執行的順序，從而實現對網絡控制系統的調度。（2.7）15 2.4 模糊動態調度器的實現網絡狀態監測模塊網絡狀態控制模塊預測算法采樣周期調度算法 模糊動態 調度模塊傳感器CAN圖2.4 模糊動態調度器的物理模型監測PC網絡狀態執行模塊-164 結