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FlexRay车载网络的调度与控制协同设计
| 论文题名： | FlexRay车载网络的调度与控制协同设计 |
| 关键词： | 汽车工程;网络控制系统;FlexRay总线;调度管理;协同设计 |
| 摘要： | 随着计算机网络和“线控”技术的迅猛发展，汽车内部逐渐形成了以共享网络为媒介以电为信号的网络控制系统。同时，随着越来越多的电子控制单元（ECU）加入到车载网络中，对车载网络总线的要求越来越高，需要其具有更高的传输速率、容错能力、实时性以及扩展性等。以FlexRay总线形成的网络控制系统能够满足现代车辆中大量数据实时通信的要求，其主要应用于汽车安全系统的通信，如刹车系统和转向系统。 由于网络资源的有限性，网络调度的目的就是为了合理地对网络资源进行分配以解决各个回路的消息冲突的问题。但是若需要提高网络的控制性能，就需要较高的采样周期，而在网络系统中，过高的采样周期会加重网络的负担而不能保证所有的消息能够得到传输，所以网络的控制和调度是相互矛盾的。调度和控制协同设计目的就是通过同时约束网络调度和控制来设计控制系统，保证网络的稳定性的同时也提高网络资源的利用率。本文对网络控制系统的协同控制做出了分析，同时结合FlexRay网络的特点，对其静态段的通信机制以及调度做了研究分析，主要工作如下： 首先，介绍了网络控制系统的调度问题以及FlexRay总线的通信机制，结合RM调度研究了调度和控制协同设计模型，并通过Matlab的TrueTime工具箱进行仿真比较验证。其次，分析了FlexRay静态段的通信机制，详细介绍了FlexRay静态段的参数设置方法。然后，针对FlexRay网络控制系统的调度，提出了基于主动丢包的切换策略来减少网络时延对控制性能的影响。为了减少信息的冲突且提高网络资源的利用率，研究了各回路基于不同采样初始时刻的调度，并通过搭建切换模型对该方法进行验证。最后，由于在实际应用中，将有大量的ECU接入网络形成大量的控制回路，手动分配采样初始时刻的方法不能满足快速准确的需求。因此，提出了基于遗传算法的丢包切换策略，建立具有约束条件的调度表的遗传个体模型，然后通过算法迭代进化，找到满足时延、网络利用率以及稳定性等综合性能较高的调度表。通过模型建立和仿真，验证了这种遗传算法求解最优的有效性，提高了计算速率和网络性能。 |
| 作者： | 包玥 |
| 专业： | 通信与信息工程 |
| 导师： | 曾春年 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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