令牌网环境下网络化控制系统的抖动优化调度策略

本文主要探讨了在网络化控制系统（Networked Control Systems, NCS）的令牌环网络环境中，如何设计一种两步优化调度算法，以解决带宽资源占用与传输周期抖动之间的平衡问题。在实时性需求至关重要的背景下，该算法的核心在于精确地确定每个控制闭环节点的采样周期，并在此基础上规划它们在最小倍周期时段内的数据传输序列。 首先，算法通过分析系统的实时性和控制闭环的动态性能需求，确保采样周期的设置既能满足控制系统对数据传输频率的要求，又不至于过快导致资源浪费。这一步骤涉及到对网络传输延迟（latency）和抖动（jitter）的影响进行量化，因为这两个因素直接影响着控制系统的稳定性和响应速度。 接着，算法进一步优化数据传输序列，通过合理的调度策略，比如采用时间片轮询或者优先级调度，确保数据包在带宽资源可用时高效传输。这样做的目的是减小数据包在传输过程中的不确定性，降低抖动，从而维护控制系统的控制精度，避免因抖动过大引发的控制误差。 此外，文章还关注了死限（Deadline）的设定，即每个数据包需要在规定的时间内送达，这对于实时控制任务至关重要。通过考虑这个约束，算法能够在满足所有控制节点采样周期的前提下，找到一个最佳的调度方案，使得网络资源得到最大化利用，同时控制闭环的性能指标得到优化。 本文提出的两步优化调度算法是一种实用且高效的解决方案，它能够在保证网络化控制系统的实时性和控制性能的前提下，有效地管理和分配网络带宽资源，降低周期抖动，提高整个系统的稳定性和效率。这对于现代工业控制和通信网络中的实时控制应用具有重要的理论和实践价值。