一种新型的MVB非周期信息优化调度策略

多功能车辆总线(MVB)是列车上通用的内部通信网络总线,对实时性有较高要求.通过分析MVB非周期信息的通信机制和调度策略,针对非周期信息存在仲裁延时的状况,提出了一种新的非周期信息调度策略,避免了仲裁过程.并将设备优先级加入信息模型中,保证紧急非周期信息的优先发送.案例仿真计算分析表明,所提调度策略能有效提高网络总线的实时性,在不同设备数的条件下优势明显.与其他方法比较,在同设备多待发信息的情况下可以有效减小信息的最大响应时间,保证非周期信息的实时性.     

基于改进差分进化算法的MVB周期调度表优化设计

多功能车辆总线(MVB)周期调度表的优化设计对提高列车通信网络实时通信的可靠性和均衡网络负荷具有重要作用.考虑到已有的多功能车辆总线周期调度表优化方案存在的不足,提出了一种基于改进的差分进化算法的优化设计方法.首先建立调度问题的数学模型,根据IEC61375-1国际标准和可调度性要求建立了优化目标和约束条件;然后根据周期调度表的生成特点对原差分进化算法的变异和选择阶段进行了改进,提出了适用于MVB周期调度的优化方法;最后通过仿真实验与现有优化算法进行比较,验证了本文所提的改进的差分进化算法对周期调度表的构建具有更佳的优化效果.     

基于极大代数的MVB网络过程数据通信建模与分析

采用离散事件动态系统中常用的极大代数方法考虑多功能车辆总线（MVB）网络过程数据的动态行为. 先基于过程数据在MVB上通信的过程构建一个数学模型, 再通过数学计算和仿真实验分析和验证在引入周期输入控制的条件下, MVB网络过程数据通信的无阻塞条件, 解决了过程数据在通信中可能出现的阻塞问题. 实验结果表明, 过程数据传输系统是否阻塞由过程数据时间矩阵值及总线管理器在通信存储器上读取主帧的时间间隔决定, 后者的值大于等于前者的最大值, 且整个网络会进入周期为1的周期稳态, 有效提高了多功能车辆总线网络过程数据通信的可靠性.     

两种现场总线介质访问控制方式实时性分析

在分析存取协议运行机理的基础上,建立PROFIUS-DP测试平台,剖析多主站令牌目标循环时间对高优先级报文排队延时的影响,阐述PROFIBUS-DP现场总线的实时性能;在已知网络消息模型的情况下,预先对CAN总线系统的通信实时性进行有效评估;建立CAN总线的仿真试验平台,比较两种总线对不同性质负载的平均延时与最大延时。实验数据表明,对于周期型信息和事件型信息,随着负载率的升高,CAN总线的平均延时时间和最大延时时间随之增加,适合低负载率应用场合;PROFIBUS-DP总线对周期型信息的最大延迟时间很稳定,对事件型信息的最大延迟时间明显增加,适合周期型信息应用场合。     

基于Pareto蚁群算法的MVB周期轮询表优化设计

合理的多功能车辆总线(MVB)周期轮询表有助于均衡网络负荷、提高网络处理偶发信息的能力、保证实时通信的可靠性.为此提出一种有效的轮询表设计方法.将MVB周期轮询表的设计抽象成离散优化问题,根据IEC 61375-1国际标准和可调度性要求建立约束条件,将均匀度和相邻基本周期时间差作为优化目标,利用Pareto蚁群(Pareto ant colony,P-AC)算法求解.每个优化目标对应自己的信息素,信息素采用蚁群系统的规则更新,总信息素由两者加权得到,非劣解基于拥挤距离方法维护.与已有的优化算法相比,Pareto蚁群算法优化得到的轮询表均匀度更好,能够更有效地均衡网络负荷.     

飞行器控制系统双CAN网络混合调度策略设计

由于飞行器控制系统中需要共享的数据量急剧增加且系统控制周期越来越快,导致数据传输总线的网络负载率越来越高,系统的实时性和可靠性受到影响而变差.为此,综合总线任务调度算法、冗余设计方法和网络管理策略,提出一种多功能双CAN网络混合调度策略.实验结果表明:该策略不但可以实现数据传输通道的冗余备份功能,提高了系统的可靠性,而且还保证了关键指令信息传输的实时性和非实时状态信息传输的公平性.     

MVB-LonWorks网关在列车网络中的应用研究

MVB(多功能车辆总线)和LonWorks作为一种成熟的控制网络技术,已经在列车通信网络中得到了广泛的应用.但是在实际应用中.目前列车上有两种总线的产品,这限制了列车网络技术在列车中的应用.因此如何将二者互联已经是列车网络技术应用的瓶颈.本文研究了MVB-LonWorks网关技术,设计了网关的结构,并通过实验进行了验证.     

基于CANopen协议的电动执行机构CAN总线通信设计

针对电动执行机构的现场通信需求,设计了基于CANopen协议的电动执行机构CAN总线通信的应用层协议;分析了基于CANopen的电动执行机构的主要CAN通信对象,给出了CAN应用层的总体设计以及CANopen协议对象字典设计的方法;分析了电动执行机构组成的分布式CAN网络中低优先级消息可能存在的通信实时性问题,并采用最早截止期优先算法改善CAN总线通信的实时性,实验表明,该算法可以很好地解决低优先级消息的通信实时性问题。     

基于PROFINET IRT的列车通信网络调度算法

提出了一种基于实时以太网PROFINET的列车通信网络模型,采用时分复用的方式将传输周期分为IRT时段、RT时段和NRT时段,传输3种实时性要求不同的列车数据.在此基础上,重点设计了基于资源受限项目调度问题的实时周期数据IRT通信调度算法,通过时态约束得出多个任务的调度时刻表.采用OPNET仿真软件建立了时分复用的PROFINET通信模型,仿真结果表明:采用本文调度算法的IRT时段交付时间,相比单调速率调度后的IRT交付时间减小,且任务量越大,该算法越有优势.     

基于CANopen协议的电动执行机构CAN总线通信设计

针对电动执行机构的现场通信需求,设计了基于CANopen协议的电动执行机构CAN总线通信的应用层协议;分析了基于CANopen的电动执行机构的主要CAN通信对象,给出了CAN应用层的总体设计以及CANopen协议对象字典设计的方法;分析了电动执行机构组成的分布式CAN网络中低优先级消息可能存在的通信实时性问题,并采用最早截止期优先算法改善CAN总线通信的实时性,实验表明,该算法可以很好地解决低优先级消息的通信实时性问题。     

基于遗传算法的MVB周期调度表优化

提出一种基于遗传算法的多功能车辆总线（MVB）周期信息实时调度算法. 先根据IEC61375 1国际标准确定约束条件和优化目标, 再以MVB周期信息群体为操作对象, 通过调整调度表的宽度和梯度等参数, 获得优化调度表, 以解决现有调度算法在数据传输能力和总线利用 率方面存在的不足. 仿真实验表明, 该算法相比其他算法对周期调度表的构建具有更佳的优化效果, 并提高了总线利用率.     

基于多功能车辆总线的网络系统冗余设计

针对多功能车辆总线网络系统的可靠性问题,采用二模热冗余方法进行多功能车辆总线(MVB)网络冗余环型设计,并提出相应的介质冗余协议;对多功能车辆总线冗余环型网络的可靠性进行理论分析,并基于OMNeT++仿真平台建立多功能车辆总线冗余环型模型,对介质冗余协议进行仿真测试.测试结果表明,当多功能车辆总线网络系统出现故障时,介质冗余协议能实时可靠地进行总线替换,有效提高了多功能车辆总线网络系统的可靠性.     

基于模糊神经网络的MVB故障诊断算法

针对多功能车辆总线具有随机性和不确定性导致故障诊断准确率较低的问题, 设计一种基于模糊神经网络的MVB故障诊断算法. 首先根据MVB故障类型给出诊断模型, 然后采用减法聚类生成数量较少的模糊规则, 最后采用T-S模糊神经网络对故障进行分类. 在MATLAB环境下对该算法的拟合能力及诊断准确率进行仿真分析的结果表明, 该算法简化了模糊神经网络结构, 有效提高了故障诊断准确率.     

基于模糊神经网络的MVB故障诊断算法

针对多功能车辆总线具有随机性和不确定性导致故障诊断准确率较低的问题, 设计一种基于模糊神经网络的MVB故障诊断算法. 首先根据MVB故障类型给出诊断模型, 然后采用减法聚类生成数量较少的模糊规则, 最后采用T-S模糊神经网络对故障进行分类. 在MATLAB环境下对该算法的拟合能力及诊断准确率进行仿真分析的结果表明, 该算法简化了模糊神经网络结构, 有效提高了故障诊断准确率.     

列车用CAN总线应用层协议研究与实现

铁路行业总线应用具有其自身的特点,目前还没有出现面向铁路专用的CAN总线应用层协议标准,本文以TCN(IEC61375-1)为参考,结合CAN总线自身的底层协议特点,借鉴了其他CAN总线应用层协议的优点,设计出面向列车总线应用的CAN总线应用层协议——Train-CAN协议.该文主要从该协议的报文分配、报文传输机制描述和网络管理方法3方面加以研究,并分析了一个典型的应用——分布式车载故障检测记录系统,通过该系统的实际运行情况证明了Train-CAN协议应用于铁路机车的合理性.     

基于提前仲裁和请求等待优先的仲裁策略

针对多端口SoC系统仲裁调度中性能与代价之间的矛盾问题,提出了一种将提前仲裁机制和请求等待机制扩展到固定优先级仲裁算法之上的仲裁策略.提前仲裁机制利用数据传输时间段来裁决新的总线访问请求;请求等待机制对发出总线访问请求但未获访问允许的主设备端口设定请求等待时间,当等待时间到达时,端口将获得对总线的优先访问权.理论分析和实例测试表明,该策略可使总线利用率提高10％左右,它不仅能够兼顾各个主设备端口间的优先性和公平性,而且能够以较低的实现代价获取较高的系统性能.