题目：基于QoS评价的动态网络调度与控制协同设计

 

随着计算机技术、信息技术、控制技术以及航空航天技术的飞速发展，空间飞行器技术在可靠性、控制精度和容错能力方面都提出了更高的要求，越来越多的飞行器引入数据总线解决系统内部日益复杂的数据共享和数据传输问题，网络控制系统(Networked Control Systems, NCS)因此被广泛应用。网络控制系统的性能不仅依赖于控制算法的设计，还取决于调度策略的设计。但是现有的NCS研究工作多侧重于理论研究，存在与工程实际脱节的现象。因此，研究一种适用于不同网络环境、便于工程实现的网络控制系统综合设计方法具有重要的现实意义。本论文以复杂多任务多回路的网络控制系统为研究对象，研究基于QoS评价的动态网络调度与控制协同设计方法。

首先，本文提出良好的网络环境是保证系统性能的先决条件的基本思想，考虑系统在复杂网络环境下，建立具有自适应性的控制与调度协同设计框架，详细分析系统节点组成及不同节点功能，搭建网络控制系统软硬件平台，并简要介绍CANoe仿真平台，为后续控制策略和调度策略的研究提供了指导思想和实验基础。

接下来，针对多状态多任务复杂网络控制系统，从信号功能、数据传输、工作模式三个角度对网络控制系统进行基本分析。根据负载分析和时延分析，提出了网络状态的主要评价指标，并探索网络负载和网络时延的定性关系。通过网络状态评价指标，建立系统网络状态评价体系，将系统状态划分为稳定状态、迁移状态、干扰状态三种情况，任务状态划分为健康状态、亚健康状态、危险状态三种情况。

然后，针对传感器与控制器、控制器与执行器之间均存在网络的情况，分析不同网络控制触发方式的控制效果，采用传统Smith补偿策略对系统存在固定时延的情况进行预估，避免系统受网络时延的影响。并提出改进Smith补偿算法，对系统存在变时延的情况进行补偿。实验结果证明控制补偿策略的有效性。

最后设计并实现了基于误差阈值的动态调度仿真平台，仿真实验表明基于误差阈值的动态调度策略能够有效避免网络阻塞问题，并能够充分利用网络资源，为实现自适应网络调度与控制设计提供了参考。