網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)權(quán)重變采樣周期調(diào)度算法

田中大，李樹江，王艷紅，于洪霞

(沈陽工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，110870 沈陽)

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網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)權(quán)重變采樣周期調(diào)度算法

田中大，李樹江，王艷紅，于洪霞

(沈陽工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，110870 沈陽)

為提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能，提出一種用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)權(quán)重變采樣周期調(diào)度算法.首先,通過二次平方根映射函數(shù)，根據(jù)控制回路數(shù)據(jù)傳輸誤差對(duì)各個(gè)控制回路賦予不同的動(dòng)態(tài)權(quán)重；然后,根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，通過比例控制預(yù)測新的網(wǎng)絡(luò)利用率，同時(shí)利用最小二乘支持向量機(jī)算法預(yù)測各回路數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間；最后,在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源受限的情況下，利用回路動(dòng)態(tài)權(quán)重、網(wǎng)絡(luò)利用率預(yù)測值并結(jié)合控制回路數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間，動(dòng)態(tài)的調(diào)整回路的采樣周期，使得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化.仿真實(shí)驗(yàn)表明，提出的變采樣周期調(diào)度算法能夠使得網(wǎng)絡(luò)利用率收斂到設(shè)定值，減少了控制回路的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延,提高了系統(tǒng)的輸出響應(yīng)與控制性能.關(guān)鍵詞: 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)權(quán)重；變采樣周期；調(diào)度；網(wǎng)絡(luò)利用率

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包等問題嚴(yán)重影響系統(tǒng)的整體性能[1-2].其中，控制回路的采樣周期直接影響著網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制性能.控制性能的提高希望較小的采樣周期，但是采樣周期的減少會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量[3-4].因此，如何在控制性能和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量之間取得折中，是目前設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采樣周期調(diào)度算法時(shí)主要考慮的問題[5].

早期的調(diào)度算法確定的采樣周期在系統(tǒng)運(yùn)行中是不變的，無法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中信息流的變化實(shí)時(shí)調(diào)整，這樣就導(dǎo)致初始確定的回路采樣周期無法適應(yīng)實(shí)際的變化，這些算法包括Branicky等[6]提出的RM(rate monotony)調(diào)度算法、Luo等[7]提出的EDF(earliest deadline first)動(dòng)態(tài)調(diào)度算法、Otanez等[8]提出的死區(qū)調(diào)度算法等.由于固定采樣周期調(diào)度算法具有上述缺點(diǎn)，因此很多學(xué)者在變采樣周期調(diào)度算法方面進(jìn)行了大量的研究.但是這些研究成果仍存在著一些缺點(diǎn)，比如需要精確知道網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況[9-10]、缺少對(duì)采樣周期上下限的討論與分析[11-14]、算法中關(guān)鍵參數(shù)難以確定[15-16]、缺少相關(guān)指標(biāo)分析等.

上述學(xué)者提出的變采樣周期調(diào)度算法沒有考慮每個(gè)控制回路權(quán)重的影響.對(duì)于實(shí)際的控制系統(tǒng)，如果能給出控制回路權(quán)重的確定法則，結(jié)合該權(quán)重進(jìn)行帶寬的合理分配，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)整體性能是有益的.文獻(xiàn)[17]中提出了控制回路權(quán)重的概念，但是該文并未給出合理的權(quán)重分配機(jī)制，仿真中將各回路權(quán)重都設(shè)置為1，這樣與普通的變采樣周期算法不存在本質(zhì)的區(qū)別.基于以上描述，本文選擇二次平方根作為映射函數(shù)，通過控制回路中數(shù)據(jù)包的傳輸誤差確定了控制回路的動(dòng)態(tài)權(quán)重調(diào)整策略.同時(shí)考慮到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間是變化的，利用最小二乘支持向量機(jī)算法預(yù)測未來時(shí)刻數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)間.最后通過控制回路的權(quán)重動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)帶寬，結(jié)合預(yù)測的數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間，動(dòng)態(tài)的調(diào)整各回路的采樣周期，達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)性能的目的.

1 問題描述

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)資源是被多個(gè)任務(wù)共享的，因此，回路的采樣周期會(huì)極大的影響系統(tǒng)整體性能.圖1描述了控制系統(tǒng)采樣周期對(duì)系統(tǒng)性能的影響.圖中給出了采樣周期與連續(xù)控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)性能的關(guān)系.

圖1 采樣周期對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響

由圖1可看出，只有在中間的一個(gè)區(qū)間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能才可接受.因此對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，各回路的采樣周期應(yīng)該進(jìn)行動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)，使采樣周期落在合理的區(qū)間之內(nèi)，這樣才能改善系統(tǒng)的性能.

這里，本文對(duì)采用的控制系統(tǒng)作以下說明：1)傳感器驅(qū)動(dòng)方式為時(shí)間驅(qū)動(dòng)，控制器和執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)方式為事件驅(qū)動(dòng)；2) 只有最新的采樣值才保留于傳感器隊(duì)列中;3)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度需要采用的網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)先級(jí)策略，因此本文選擇CAN網(wǎng)絡(luò)作為研究對(duì)象.

2 控制回路動(dòng)態(tài)權(quán)重分配策略

由多回路構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，控制回路的權(quán)重系數(shù)可分為靜態(tài)權(quán)重與動(dòng)態(tài)權(quán)重.靜態(tài)權(quán)重的設(shè)置依據(jù)為系統(tǒng)判斷各個(gè)控制回路對(duì)系統(tǒng)性能的影響大小給出的權(quán)重值； 而動(dòng)態(tài)權(quán)重是根據(jù)需要的目標(biāo)函數(shù)，利用函數(shù)映射而得的不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整的一個(gè)權(quán)重值.

本文的權(quán)重策略是通過誤差動(dòng)態(tài)的進(jìn)行調(diào)整[18]，通過控制回路權(quán)重值的動(dòng)態(tài)變化來優(yōu)化目標(biāo)值.對(duì)某個(gè)控制回路i來說，其權(quán)重系數(shù)為

(1)

式中ω0i(k)為靜態(tài)權(quán)重，由決策者根據(jù)任務(wù)的相對(duì)重要性而給出.系統(tǒng)的靜態(tài)權(quán)重可表示為

Δωi(k)為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償權(quán)重，其意味著利用回路的控制性能作為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)靜態(tài)權(quán)重的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，表示為

其中

式中:maxω為最大權(quán)重系數(shù),Δωmin為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償權(quán)重系數(shù)的最小值.

Δωi(k)通過被控對(duì)象的狀態(tài)與合適的函數(shù)映射,經(jīng)過變換可得到動(dòng)態(tài)權(quán)重系數(shù).文獻(xiàn)[19]利用 CAN總線的調(diào)度問題作為研究對(duì)象，提出3種函數(shù)映射關(guān)系.文獻(xiàn)[20]在文獻(xiàn)[19]基礎(chǔ)上，仿真驗(yàn)證了二次平方根映射函數(shù)具有更好的性能，本文采用二次平方根映射函數(shù)，其映射曲線如圖2所示.

圖2 二次平方根映射函數(shù)

式中|ei(k)|s為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償權(quán)重飽和時(shí)的誤差.通過該映射函數(shù)得到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償權(quán)重Δωi(k+1),利用式(1)計(jì)算得到最終的權(quán)重系數(shù)ωi(k+1).

本文給出該二次平方根映射函數(shù)的有效性的分析.定義多回路共享網(wǎng)絡(luò)時(shí)回路調(diào)度的屬性參數(shù)為

(2)

式中：Ji為采樣周期對(duì)控制性能的代價(jià)函數(shù)；hi為采樣周期；ci為控制任務(wù)執(zhí)行時(shí)間；Ui為控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)利用率函數(shù).利用最優(yōu)反饋調(diào)度理論解決式(2)優(yōu)化問題，描述為：

(3)

式中,Ur為給定網(wǎng)絡(luò)利用率最大值.一般的，該代價(jià)函數(shù)近似為遞增線性或者二次函數(shù)[20].對(duì)于最優(yōu)反饋調(diào)度問題，可經(jīng)過簡單的函數(shù)映射關(guān)系得到動(dòng)態(tài)權(quán)重，即將最優(yōu)調(diào)度的結(jié)果映射為與被控對(duì)象相關(guān)的優(yōu)化解.而二次平方根映射函數(shù)，通過被控對(duì)象誤差與最大誤差的比值，經(jīng)過簡單運(yùn)算得到了動(dòng)態(tài)權(quán)重，該權(quán)重是與被控對(duì)象狀態(tài)信息相關(guān)的，通過該權(quán)重進(jìn)行帶寬分配可保證系統(tǒng)是接近最優(yōu)反饋調(diào)度的.

(4)

由式(4)可得

3 變采樣周期反饋調(diào)度器的設(shè)計(jì)

圖3是變采樣周期反饋調(diào)度器的結(jié)構(gòu)圖.該調(diào)度器包括網(wǎng)絡(luò)利用率比例預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)帶寬配置、數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間預(yù)測與采樣周期計(jì)算幾個(gè)環(huán)節(jié).

圖3 變采樣周期反饋調(diào)度器結(jié)構(gòu)

3.1 網(wǎng)絡(luò)利用率預(yù)測

網(wǎng)絡(luò)利用率預(yù)測過程如圖4所示.網(wǎng)絡(luò)利用率的定義為

式中：Ui為第i個(gè)回路的網(wǎng)絡(luò)利用率；Ci為第i個(gè)回路的數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間；Ti為第i個(gè)回路的采樣周期.

圖4 網(wǎng)絡(luò)利用率預(yù)測結(jié)構(gòu)示意

設(shè)網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的預(yù)設(shè)值為Ur，實(shí)際值為U(k)，則網(wǎng)絡(luò)帶寬實(shí)際值與預(yù)設(shè)值之間的差值表示為

(5)

本文使用比例控制來獲得調(diào)節(jié)增量為

(6)

實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)利用率為

(7)

將式(6)代入式(7)，有

(8)

用Ur同時(shí)減去式(8)的左右兩邊，有

(9)

將式(5)代入式(9)，可得到網(wǎng)絡(luò)利用率誤差的等式為

記為

(10)

則有

(11)

定理1(可調(diào)度性)[14]對(duì)于所研究的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，令KΔ為比例增益，若其滿足

則式(11)所描述的反饋調(diào)度系統(tǒng)是指數(shù)收斂的，網(wǎng)絡(luò)帶寬能夠指數(shù)收斂到期望值，反饋調(diào)度器是可調(diào)度的.

將式(11)展開可得到

由矩陣?yán)碚撚?/p>

(12)

(13)

(14)

(15)

綜合式(14)和式(15)，可得

對(duì)于任意的k，總存在一個(gè)標(biāo)量ε,0<ε<1,使得|β(k+1)|≤ε總是成立，代入式(13)有

因此，當(dāng)條件滿足定理1時(shí)，變采樣周期算法可使網(wǎng)絡(luò)利用率收斂到期望值.

3.2 帶寬分配策略

本文的帶寬分配原則為若傳輸誤差與回路權(quán)重系數(shù)的乘積越大，則該回路應(yīng)分配到更多的網(wǎng)絡(luò)資源.基于上述考慮，本文網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配方法如下.

1)若當(dāng)前各個(gè)回路的傳輸誤差都為0.只需按照權(quán)重系數(shù)的大小來分配網(wǎng)絡(luò)帶寬.

(16)

2)若當(dāng)前各個(gè)回路的傳輸誤差都不為0.則傳輸誤差與回路權(quán)重系數(shù)的乘積越大，該回路的網(wǎng)絡(luò)需求度也就越大，應(yīng)該分配更大的網(wǎng)絡(luò)資源為

(17)

(18)

(19)

3.3 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間預(yù)測

數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測[21].本文將采用LSSVM算法預(yù)測控制回路未來時(shí)刻數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)間.

定義如下的數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間矢量為

式中：{Ci,i=1,2,…,N}為數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間序列,N為序列的長度.

通過LSSVM算法可得k+1時(shí)刻的數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間預(yù)測值為

(20)

利用數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間樣本對(duì)LSSVM進(jìn)行訓(xùn)練建模，然后通過數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間歷史值結(jié)合式(20)來預(yù)測下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間.

3.4 采樣周期計(jì)算

根據(jù)上述計(jì)算得到的網(wǎng)絡(luò)利用率以及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，通過計(jì)算就可以得到各回路新的采樣周期，其計(jì)算公式為

為保證控制性能，控制回路的采樣周期必須滿足一定的約束條件.首先討論采樣周期的下限問題.采樣周期下限值Tmin可以通過系統(tǒng)中各回路消息總的傳輸時(shí)間之和Tttt估計(jì).在系統(tǒng)充分可調(diào)度的情況下，Tmin可以表示為[22]

(21)

式中0.69是當(dāng)系統(tǒng)消息無限的情況下，滿足可調(diào)度性時(shí)的最大的比例系數(shù).

這里討論采樣周期的上限問題，對(duì)于具有時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，若其回路的采樣周期滿足T

式中：ω為系統(tǒng)頻率；Ts為采樣周期；Td為時(shí)延.則當(dāng)采樣周期滿足

(22)

時(shí)，系統(tǒng)性能穩(wěn)定.如果系統(tǒng)的額外的時(shí)延已知，由于數(shù)字系統(tǒng)中沒有時(shí)延引起的相位滯后，Δφ和時(shí)延滯后Δφd可以進(jìn)一步表示為：

假設(shè)數(shù)字系統(tǒng)和含時(shí)延的數(shù)字系統(tǒng)有相同的相位滯后，即

因此可以得到

可以利用式(22)中的系統(tǒng)帶寬來估計(jì)Ts有

所以采樣周期的上限值Tmax可以描述為

(23)

式中：Td為時(shí)延，Tbw是根據(jù)控制系統(tǒng)的帶寬ωbw求得.其計(jì)算公式為

式中ωbw為閉環(huán)控制系統(tǒng)的bode圖中幅頻特性曲線下降到-3db所對(duì)應(yīng)的角頻率.

4 仿 真

以三回路的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為仿真對(duì)象，設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為

本文控制器采用PID控制算法，比例因子K=0.96，微分系數(shù)Td=0.094，積分系數(shù)Ti=0.12.利用True Time工具箱，數(shù)據(jù)傳輸速率為80 kbits/s，數(shù)據(jù)包大小為40 bits，網(wǎng)絡(luò)利用率設(shè)定值Ur=80%.控制回路初始采樣周期為h1=8 ms,h2=8 ms,h3=8 ms.權(quán)重動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)為：maxω=1，Δωmin=0.01，|ei(k)|s=2，ω01(k)=0.33，ω02(k)=0.33，ω03(k)=0.33.對(duì)3個(gè)回路分別采集200組數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間樣本， LSSVM算法參數(shù)為：回路1中m=10，γ=1.067，σ2=61.587;回路2中m=10，γ=8.512，σ2=3.854；回路3中m=10，γ=2.574，σ2=0.852.系統(tǒng)中設(shè)置一干擾節(jié)點(diǎn)模擬實(shí)際網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，其帶寬占用率為20%.參考信號(hào)為階躍信號(hào)，仿真時(shí)間為1 s.首先確定本文變采樣周期的上、下限，在不考慮干擾和丟包以及各回路的處理時(shí)間的最大值Tproc情況下，Tttt=2 ms，Tbw=0.4 s，Td=2 ms，由式(21)、式(23)可以計(jì)算得到：

由此可確定本文的變采樣周期變化范圍為3～16 ms.

圖5為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)利用率曲線，計(jì)算得知其初始網(wǎng)絡(luò)利用率為115%，網(wǎng)絡(luò)不可調(diào)度，從圖5中可以看出網(wǎng)絡(luò)利用率大約經(jīng)過不到0.3 s的時(shí)間能夠收斂到設(shè)定值80%，仿真結(jié)果表明，本文的變采樣周期調(diào)度算法能夠使得網(wǎng)絡(luò)利用率收斂到設(shè)定值.

圖5 網(wǎng)絡(luò)利用率曲線

圖6為采樣周期變化曲線. 由于本文中各個(gè)回路分配的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間都是變化的，因此3個(gè)控制回路的采樣周期將隨系統(tǒng)運(yùn)行情況而變化，圖6中采樣周期16 ms的峰值是對(duì)應(yīng)的回路傳輸誤差為零的時(shí)刻.

圖6 采樣周期變化曲線

與文獻(xiàn)[9]中的基于模糊反饋的變采樣周期調(diào)度算法進(jìn)行了對(duì)比.圖7, 8為2種調(diào)度算法3個(gè)回路的輸出響應(yīng)曲線.從圖中可看出本文的變采樣周期調(diào)度算法通過動(dòng)態(tài)權(quán)重調(diào)整策略改變采樣周期，系統(tǒng)將會(huì)對(duì)回路3分配更多的資源，提高了回路3的性能，同時(shí)并未影響回路1、2的性能.

圖9,10為文獻(xiàn)[9]與本文的變采樣周期調(diào)度算法3個(gè)控制回路的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延曲線.

圖7 文獻(xiàn)[9]中調(diào)度算法的輸出曲線

圖8 本文變采樣周期調(diào)度算法的輸出曲線

圖9 文獻(xiàn)[9]中調(diào)度算法的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延

圖10 本文變采樣周期調(diào)度算法的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延

從圖9,10的對(duì)比可看出采用本文的變采樣周期調(diào)度算法時(shí)，3個(gè)控制回路的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延要小于文獻(xiàn)[9]中的變采樣周期算法，傳輸時(shí)延的下降說明本文的變采樣周期調(diào)度算法改善了網(wǎng)絡(luò)帶寬分配，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率.利用各回路絕對(duì)誤差積分和(IAE)作為評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)性能的指標(biāo). IAE可表示為

經(jīng)離散后得到

表1給出了EDF調(diào)度算法、固定權(quán)重的變采樣周期算法、文獻(xiàn)[9]的模糊反饋?zhàn)儾蓸又芷谒惴ㄒ约氨疚膭?dòng)態(tài)權(quán)重變采樣周期算法4種算法的IAE值，通過對(duì)比可知，相對(duì)于其他3種變采樣周期調(diào)度算法，本文的變采樣周期調(diào)度算法改善了系統(tǒng)的控制性能.

表1 3種調(diào)度算法的IAE值

從仿真對(duì)比結(jié)果可觀察到，本文的動(dòng)態(tài)權(quán)重調(diào)整的變采樣周期調(diào)度算法提高了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，其主要原因在于本文調(diào)度算法引入了動(dòng)態(tài)權(quán)重的補(bǔ)償策略，使控制系統(tǒng)的性能得到了優(yōu)化.

5 結(jié) 論

1) 為了提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能，在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源受限的情況下，提出一種網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)權(quán)重調(diào)整的變采樣周期調(diào)度算法.該算法利用二次平方根映射函數(shù)，結(jié)合控制回路的傳輸誤差，對(duì)回路的權(quán)重進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整.采用比例控制預(yù)測當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)利用率，通過LSSVM算法預(yù)測回路數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)間，動(dòng)態(tài)地調(diào)整各控制回路的采樣周期.

2) 仿真結(jié)果表明,該算法可以將網(wǎng)絡(luò)利用率收斂到設(shè)定值，提高了控制回路的性能，減少了各個(gè)回路數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，同時(shí)降低了控制回路的IAE值，優(yōu)化了系統(tǒng)的整體性能.本文提出的變采樣周期調(diào)度算法對(duì)于如何提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能具有一定的理論與實(shí)際參考價(jià)值.

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(編輯 張 紅)

A dynamic weight variable sampling periodical scheduling algorithm for networked control system

TIAN Zhongda, LI Shujiang, WANG Yanhong, YU Hongxia

(School of Information Science and Engineering, Shenyang University of Technology, 110870 Shenyang, China)

In order to improve the performance of networked control system, this paper proposed a dynamic weight variable sampling period scheduling algorithm for networked control system. Firstly, each controlled loop weight is dynamically adjusted according to controlled loop data transmission error through quadratic square root mapping function, the different weight is given for each loop. Then the prediction of the new network utilization through proportional control is given based on the current network status, and least square support vector machine algorithm (LSSVM) is used for controlled loop packet transmission time prediction. Finally, under certain conditions of the network bandwidth limitation, variable sampling time for each controlled loop is determined by using dynamic weight of the controlled loop, network utilization and data transmission time, thus the system performance is optimized. The simulation results show that under the proposed variable sampling periodical scheduling algorithm, the network utilization converges to the setting value, the delay of control loop data transmission is reduced, and the output response performance and control performance of the system are improved.

networked control system; dynamic weight; variable sampling period; scheduling; network utilization

10.11918/j.issn.0367-6234.2016.04.019

2014-10-24.

國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助(61034005); 遼寧省博士啟動(dòng)基金(20141070).

田中大(1978—)，男，博士，講師.

田中大，tianzhongda@126.com.

TP273

A

0367-6234(2016)04-0114-07