网络控制系统的QOS研究

来源 :同济大学电子与信息工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ccshixg
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NCS--网络控制系统是指控制回路通过网络进行闭合的反馈控制系统。由于计算机以太网络采用CSMA/CD的介质访问控制方式造成了信息传输延迟的不确定性,给控制系统的信息传输带来了延迟、乱序、信息丢失等问题。同时以太网络复杂的数据流也会造成数据流的拥塞。这些问题的存在将降低控制系统的性能,甚至使控制系统不稳定。 本文首先提出了网络数据流模型,将网络分为忙碌,正常和空闲状态。对于每个状态,建立了相应的流量概率模型。在网关方面,提出了基于Markov链的SLA等级转换模型的QOS网关。在网络运行中,网关自动根据当前网络的状态,适时调整自身的服务等级。根据以上两个方面,本文着重研究了将不同的子网络分为不同的Differentiated Service域(DS域)。通过Markov转换模型的运算,对数据流使用oos中的DS字节标签。按照不同DS域中的服务等级,并根据不同状态下不同数据流量的模型,提出预留网络带宽,出口链路速率加权优先级分配,网关数据包发送顺序优化方法等策略,进行数据包流优化调度,提高NCS的控制性能。 通过MATLAB中SIMEVENTS构造不同的子网络DS域,对所提出的QOS网关数据包流的优化调度策略进行仿真,并将仿真结果与基于传统以太网的NCS进行比较。仿真结果表明,使用基于Markov链的SLA服务等级转换的QOS网关后,控制系统的振荡与超调明显减少,稳态时间变短。同时在网络传输指标方面,控制系统流的时延显著降低,非控制流的丢包率趋于平衡,NCS更趋于平稳。
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