Nghiên cứu giao thức điều khiển truy nhập đường truyền nhằm nâng cao qos

1 MỞ ĐẦU Cơ sở chọn đề tài mục đích nghiên cứu Ngày thách thức lớn với nhiều mạng truyền thông có dây không dây kiểm soát thông tin phản hồi cảm biến, điều khiển, thiết bị chấp hành nút mạng với nhằm đảm bảo truyền thông tin thời gian thực, tốc độ liệu cao đảm bảo hiệu năng, chất lượng hệ thống Do đời hệ thống điều khiển qua mạng (Networked Control Systems - NCSs) phần giải thách thức Hiện NCS nghiên cứu phát triển thuật toán nhằm đảm bảo chất lượng điều khiển, độ ổn định, tốc độ đáp ứng hiệu hệ thống Khả NCSs thu thập thông tin từ cảm biến, lệnh điều khiển, truyền thông qua mạng điều khiển thiết bị chấp hành Theo nghĩa rộng hơn, nghiên cứu NCSs phân thành loại sau: Kiểm soát mạng: Nghiên cứu mạng nhằm đưa chúng phù hợp với NCSs thời gian thực Ví dụ, điều khiển định tuyến mạng, giảm tắc nghẽn, truyền thông tốc độ cao, nghiên cứu giao thức mạng, … Điều khiển qua mạng: Thiết kế hệ thống điều khiển qua mạng nhằm giảm thiểu tác động xấu đến thông số mạng trễ truyền tin, trễ mạng, … Mỗi NCSs có cấu trúc khác để trì chất lượng dịch vụ (QoS) chất lượng điều khiển (QoC) theo yêu cầu mạng QoS liên quan đến tốc độ truyền tin, tỉ lệ lỗi tin, … giá trị đo cải thiện mức độ QoS giảm tắc nghẽn nhiễu can thiệp Đề tài “Nghiên cứu giao thức điều khiển truy nhập đường truyền nhằm nâng cao QoS QoC hệ thống điều khiển qua mạng CAN” chọn nhằm mục đích làm để nâng cao QoS QoC hệ thống điều khiển qua mạng, cụ thể mạng CAN Lịch sử nghiên cứu Trong kỷ 21, kỹ thuật tính toán, truyền thông tin trở nên ngày phổ biến NCSs trở nên phổ biến với ngày nhiều thiết bị bao gồm vi xử lý nhúng, cảm biến, phần cứng mạng … tích hợp mạng truyền thông Ưu điểm hệ thống điều khiển qua mạng NCSs truyền thông tin xa trao đổi liệu nút mạng (người dùng) theo thời gian thực, giảm phức tạp kết nối dây, chi phí phương tiện, thiết bị truyền thông, dễ dàng bảo trì Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích đề tài nghiên cứu giao thức điều khiển truy nhập đường truyền thông qua trình lập lịch tin sử dụng sách ưu tiên lai nhằm nâng cao QoS QoC cho hệ thống điều khiển qua mạng CAN Tính toán, so sánh QoS QoC số ứng dụng điều khiển trình với sách ưu tiên khác nhau, mạng CAN truyền thống sử dụng ưu tiên tĩnh với mạng CAN sử dụng ưu tiên lai Từ ưu điểm sách ưu tiên lai đề xuất chất lượng hệ thống nâng cao thông qua việc sử dụng ưu tiên Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Các hệ thống điều khiển qua mạng sử dụng giao thức CAN, ứng dụng điều khiển trình dựa cấu trúc vòng kín nói chung Tóm tắt cô đọng luận điểm đóng góp tác giả Giao thức CAN truyền thống hệ thống điều khiển sử dụng sách ưu tiên tĩnh nên nút mạng có mức độ ưu tiên Điều khiến hệ thống trở nên không linh hoạt hoạt động hiệu có thay đổi (ví dụ thêm nút có mức độ ưu tiên cao có can thiệp nhiễu …) Bằng việc can thiệp vào trường ID tin CAN, thiết lập ưu tiên động cho tin tùy theo mức độ khẩn cấp Điều vô quan trọng hệ thống đại đòi hỏi trình truyền thông ổn định đáp ứng thời gian thực Nội dung phương pháp nghiên cứu: Nội dung luận văn bao gồm chương: Chương luận văn trình bày tổng quan hệ thống điều khiển qua mạng, số vấn đề xảy mạng trễ, jitter, … Chương trình bày sở hệ thống điều khiển tự động, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển số phương pháp nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển Chương trình bày hạn chế sách ưu tiên tĩnh truyền thống đưa ý tưởng sách ưu tiên lai với tham số tín hiệu sai lệch e, cách mã hóa ưu tiên động vào trường ID tin CAN Chương đưa mô hình ứng dụng động chiều tranh chấp đường truyền sử dụng sách ưu tiên lai Đồng thời chương đưa kết mô sách ưu tiên lai, ưu điểm sách so với ưu tiên tĩnh Cuối tóm lược kết nghiên cứu, kết luận kiến nghị hướng nghiên cứu tương lai Luận văn nghiên cứu theo quy trình bước sau: - Nghiên cứu NCSs, vấn đề xảy với NCSs - Nghiên cứu mạng CAN, cấu trúc tin CAN chế giải tranh chấp CAN bus - Chỉ hạn chế sách ưu tiên tĩnh dung mạng CAN truyền thống, sau đưa ý tưởng sách ưu tiên lai thực cách can thiệp vào trường ID tin CAN Đề xuất hướng nghiên cứu, đưa thông số luật điều khiển Cuối thực thi sách ưu tiên lai, mã hóa mức độ ưu tiên vào trường ID tin CAN mô ứng dụng cụ thể sử dụng sách ưu tiên lai, tính toán so sánh QoS, QoC kịch khác sử dụng sách ưu tiên khác - Mô phỏng: Sử dụng kỹ thuật mô đưa đánh giá, kiểm nghiệm kết nghiên cứu lý thuyết CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG CAN 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển qua mạng Các kiến trúc truyền thông truyền thống kiểu kết nối điểm – điểm (point to point) tồn năm 1970, hệ thống điều khiển phân tán (Distributted Control System - DCS) giới thiệu Với yêu cầu mô đun hóa, phân cấp điều khiển, tích hợp chuẩn đoán, bảo trì nhanh chóng dễ dàng, chi phí thấp khiến kiến trúc cũ không sử dụng hạn chế Do đó, kiến trúc mạng chia sẻ liệu đưa nghiên cứu đáp ứng nhu cầu Hình 1-1 Các hệ thống điều khiển điển hình Ngoài ra, với hệ thống điều khiển qua mạng NCS (Networked Control System), việc dự đoán lỗi phát sinh bảo trì mạng thực từ xa Điều làm giảm chi phí tăng hiệu hệ thống Các hệ thống điều khiển phân tán (DCS) hầu hết làm nhiệm vụ kiểm soát thời gian thực (cảm biến, điều khiển chấp hành) thực nút riêng biệt Các nút kết nối với qua mạng truyền tin Do coi hệ thống điều khiển phân tán tập hợp nhiều hệ thống điều khiển point – to – point (điểm – điểm), liệu truyền xảy trễ tương tự với kiến trúc point – to – point Hệ thống điều khiển điểm - điểm Actuator Controller Process Sensor Hệ thống điều khiển phân tán DCS Actuator Actuator Controller Controller Process Process Sensor Sensor Comunication bus Hệ thống điều khiển qua mạng NCS Controller Controller Process Actuator Sensor Process Actuator Comunication bus Hình 1-2 Kiến trúc hệ thống điều khiển Sensor NCSs hệ thống điều khiển qua mạng có phản hồi Tại điều khiển, cảm biến hay thiết bị chấp hành nút mạng Dữ liệu điều khiển phản hồi trao đổi qua mạng theo vòng kín Vì với loại kiến trúc này, trễ xảy chủ yếu tùy thuộc vào đặc điểm mạng, chế lập lịch tin Hệ thống điều khiển vòng kín có hồi tiếp thông qua mạng thời gian thực gọi hệ thống điều khiển qua mạng NCSs  ca (k )  sc (k ) Hình 1-3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển qua mạng điển hình Độ ổn định, bảo mật, dễ sử dụng tính sẵn có vấn đề chọn phương thức truyền thông Controller Area Network (CAN) chuẩn fieldbus sử dụng giao thức truyền thông đa chủ bất đồng nối tiếp, thiết kế cho ứng dụng yêu cầu tích hợp liệu mức cao tốc độ truyền liệu 1Mb/s Ngoài hệ thống điều khiển qua mạng phải đảm bảo xử lý thời gian thực (real - time) - Xử lý thời gian thực nguyên lý làm việc điều khiển nhìn từ quan điểm tin học - Chất lượng điều khiển độ tin cậy hệ thống không phụ thuộc vào thuật toán điều khiển, công nghệ phần cứng, mà phụ thuộc tất yếu vào phương pháp xử lý thời gian thực Một hệ thống thời gian thực có đặc điểm sau: - Tính phản ứng: Hệ thống phải phản ứng với kiện xuất vào thời điểm trước - Tính nhanh nhạy: Hệ thống phải xử lý thông tin cách nhanh chóng để đưa kết phản ứng cách kịp thời - Tính đồng thời: Hệ thống phải có khả phản ứng xử lý đồng thời nhiều kiện xảy - Tính tiền định: Dự đoán trước thời gian phản ứng tiêu biểu, thời gian phản ứng chậm trình tự đưa phản ứng Hệ thống thời gian thực đòi hỏi trình xử lý thời gian thực Có hình thức xử lý sau: - Xử lý song song: Các tác vụ (task) phân chia thực song song nhiều xử lý - Xử lý cạnh tranh: Nhiều tác vụ chia sẻ thời gian xử lý - Xử lý phân tán: Mỗi tác vụ thực riêng máy tính (trường hợp đặc biệt xử lý song song) Trước trình bày sách lập lịch (chính sách ưu tiên lai), báo cáo trình bày số vấn đề xảy hệ thống điều khiển qua mạng 1.1.1 Trễ mạng Một thách thức hệ thống điều khiển qua mạng ảnh hưởng trễ mạng Thời gian đọc tín hiệu từ cảm biến (sensors) gửi tín hiệu điều khiển đến thiết bị chấp hành qua mạng phụ thuộc vào đặc điểm mạng tô pô mạng, sách lược định tuyến, … Vấn đề trở nên trầm trọng xảy lỗi liệu suốt trình truyền tin Hơn nữa, trễ làm giảm hiệu hệ thống, khiến hệ thống không ổn định Bởi NCS hoạt động mạng nên liệu chuyển điều khiển thiết bị chấp hành gây chậm trễ mạng điều khiển chậm xử lý Hầu hết phương pháp điều khiển mạng sử dụng công thức thời gian rời rạc Hình 1-4 cho thấy biểu đồ thời gian trễ truyền lan mạng Hệ thống điều khiển qua mạng NCS Hệ thống điều khiển điểm - điểm Actuator Controller Process Controller Process c h Sensor Actuator Sensor  sc  ca y (tk ) y (tk 1 ) y (tk 1 ) Sampling  sc Calculation  sc c  ca  ca y (tk 1 ) tk h Actuation tk 1  ca  ca u (tk 1 ) u (tk ) u (tk 1 )  tk 1  sc c  ca u (tk 1 )   sc c  ca  h  sc Calculation u (tk )  tk 1  sc c u (tk 1 ) Actuation y (tk ) y (tk 1 ) Sampling  h tk  h tk 1 Hình 1-4 Biểu đồ thời gian trễ lan truyền mạng với kiến trúc điểm – điểm (trái) kiến trúc mạng (phải) Trễ mạng hệ thống điều khiển qua mạng trình truyền liệu từ sensor đến controller  sc từ controller đến actuator  ca Trễ  sc  ca bao gồm phần sau: 10 - Trễ thời gian chờ (Waiting Time Delay  W ): Khoảng thời gian mà điều khiển xem xét tính sẵn có mạng trước gửi gói tin - Trễ khung (Frame Time Delay  F ): Thời gian đưa gói tin vào mạng - Trễ truyền dẫn (Propagation Delay  P ): Thời gian gói tin di chuyển đường truyền vật lý Trễ truyền dẫn phụ thuộc vào loại tín hiệu cần truyền khoảng cách từ nguồn tới đích 1.1.2 Truyền gói tin Vấn đề thứ hai NCS truyền gói tin Nếu đường truyền không tin cậy, gói tin bị suốt trình truyền Do vấn đề làm để tăng hiệu suất truyền tin hay giảm khả gói tin mạng NCS vấn đề quan tâm Ngoài trình phân xử ưu tiên đường truyền nút mạng khác nên cần tính toán hợp lý 1.1.3 Jitter Jitter định nghĩa biến động thời gian bắt đầu hành động Jitter phụ thuộc vào độ xác xung nhịp hệ thống, thuật toán lập lịch kiến trúc phần cứng Jitter thay đổi sau chu kỳ lấy mẫu Trong trường hợp hệ thống bao gồm tải cụ thể dự đoán cách hợp lý, giá trị chu kỳ lấy mẫu xác định 1.1.4 Chất lượng điều khiển Chất lượng điều khiển QoC (Quality of Control) mục tiêu quan trọng NCSs Các tiêu chuẩn đánh giá QoC IAE (Integral of the Absolute Error), ISE (Integral of Square Error) ITSE (Integral of Time-weighted Square Error)… Hệ thống có QoC tốt hệ thống có số lỗi nhỏ 61 ISE xem nhẹ diện tích bé bình phương số nhỏ bé trị tuyệt đối số Một lý khiến tiêu chuẩn ISE thường sử dụng công việc tính toán thực đơn giản Có thể ước lượng ISE theo biến đổi Fourier theo công thức:  ISE    | E ( j ) | d (4.11) Đối với hệ bậc hai: J    0,707 4.2.4.4 Tiêu chuẩn tích phân thời gian nhân với trị tuyệt đối sai số ITAE (Integral of Time multiplied by the Absolute Value of the Error)  J3   t | e(t ) | dt (4.12) Đối với hệ bậc hai: J3    0,707 4.2.4.5 Tiêu chuẩn tích phân thời gian nhân với bình phương sai số ITSE (Integral of Time – weighted Square Error) T J   te2 (t ) dt (4.13) Trong đó: e(t )  r (t )  y (t ) Giá trị J cao chất lượng điều khiển thấp Luận văn sử dụng tiêu chuẩn với T  ts (thời gian lấy tích phân phải lớn thời gian tăng để bao phủ phần độ) 62 Lấy T  500 ms tính giá trị J  6,067.104 J coi giá trị tham chiếu cố định Giá trị J ứng với trường hợp nút mạng kết nối trực tiếp với mà không qua mạng mạng CAN có tốc độ vô lớn Khi đánh giá ứng dụng điều khiển trình qua mạng, tiêu chí đánh giá QoC theo biểu thức sau: J  J0 J % % J0 J0 Giá trị 4.2.4.6 (4.14) J % cao ( J  J ) QoC thấp J0 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng dịch vụ QoS Để đánh giá chất lượng dịch vụ QoS cần xem xét giá trị thời gian trễ truyền thông ( i ) hệ thống điều khiển vòng lặp kín chu kỳ lấy mẫu ti QoS tính thông qua giá trị trung bình thời gian trễ biểu thức sau: n    i n i 1 (4.15) Trong n số mẫu Giá trị  nhỏ, chất lượng dịch vụ QoS tốt 4.2.5 Sơ đồ mô 4.2.5.1 Sơ đồ mô Trong luận văn có sử dụng công cụ mô TrueTime dựa Matlab/Simulink TrueTime công cụ tích hợp để mô hệ thống số hệ thống điều khiển qua mạng thời gian thực, phát triển trường đại học Lund, Thụy Điển 63 Để nghiên cứu giao thức điều khiển truy nhập đường truyền mạng CAN sử dụng sách ưu tiên lai với sai lệch tĩnh e, qua đánh giá QoS QoC, xem xét tranh chấp đường truyền với ứng dụng điều khiển trình ( P1, P2 ) Bởi vậy, có node kết nối với qua mạng CAN, luồng liệu (2 f sc , fca ) chia sẻ với qua mạng Chu kỳ lấy mẫu chung 10 ms Tốc độ đường truyền vật lý 500 Kb/s chiều dài trường liệu khung truyền f sc , fca byte Chiều dài khung truyền 150 bit Suy thời gian truyền hết khung f sc , fca D = 0,3 ms Gọi Prio _ sta fsci , Prio _ sta fcai giá trị ưu tiên tĩnh f sc , fca tương ứng Do trường hợp  ca   sc hệ thống đạt hiệu cao so với trường hợp  ca   sc [4] nên mức ưu tiên tĩnh dành cho luồng liệu xếp sau: Prio _ sta fca  Prio _ sta fca1  Prio _ sta fsc  Prio _ sta fsc1 hay P1 quan trọng hơn, có độ khẩn cấp cao P2 Hình 4-4 Thực thi ứng dụng điêu khiển trình qua mạng CAN 64 Tính toán luật điều khiển 4.2.5.2 Controller tính toán tín hiệu điều khiển uk sau:  Pk  Kek  Td NKTd  Dk 1  (ek  ek 1 )  Dk  Nh  T Nh  T d d  uk  Pk  Dk (4.16) ek  rk  yk Trong đó:   N  const N tham số lọc ( N  20  70 ) 4.2.6 Kết mô so sánh với giao thức CAN truyền thống sử dụng sách ưu tiên tĩnh Sơ đồ mô mạng CAN với ứng dụng điều khiển sử dụng TrueTime t J1 t Display Node (Interference) Snd Rcv Clock J1 s r 0.0006067 Integrator y1 Denta J1 100 J1 J0 Product % Divide r snd1 y1 y2 J2 Scope J2 t Results s r To Workspace 0.0006067 Denta J2 100 Integrator1 y2 J2 J4 %1 Product1 Divide1 y1 y2 snd1 snd3 snd4 snd6 snd7 rcv2 Out1 rcv3 rcv4 rcv5 rcv6 snd7 rcv7 snd6 rcv6 snd5 rcv5 snd4 rcv4 snd3 rcv3 snd2 rcv2 Network rcv1 Process delay Di snd1 Out1 rcv7 delay Di - Ctrl2 Process Scope r, y1, u1 Scope r, y2, u2 Hình 4-5 Sơ đồ mô ứng dụng điều khiển qua mạng CAN 65 Tổng thời gian trễ truyền thông luồng liệu 4*0,3  1,  h  10 ms Do vậy, mạng không bị tải Có node kết nối với mạng, cần mức ưu tiên tĩnh Trong luận văn sử dụng bit cho phần ưu tiên tĩnh tương ứng đánh địa 24  16  node Vậy gán mức ưu tiên tĩnh riêng cho node P1 P2 Ưu tiên tĩnh 0,60 1,20 Ưu tiên lai với sai lệch tĩnh e 0,66 1,17 Bảng 4-1 QoS ( ms ) Nhìn vào bảng đưa nhận xét sau: - Với ưu tiên tĩnh, ứng dụng có độ ưu tiên cao có thời gian trễ truyền thông nhỏ P1 có độ ưu tiên cao P2 nên thời gian trễ nhỏ - Với sách ưu tiên lai với sai lệch tĩnh e , thời gian trễ cân giá trị trễ P1 P2 trường hợp ưu tiên tĩnh Chênh lệch thời gian trễ P1 P2 trường hợp sử dụng sách ưu tiên lai nhỏ so với trường hợp sử dụng sách ưu tiên tĩnh (0,51 ms so với 0,6 ms) P1 P2 Ưu tiên tĩnh 27,4 61,01 Ưu tiên lai với sai lệch tĩnh e 45,37 53,1 Bảng 4-2 QoC ( J %) J0 66 Dap ung thoi gian 1.5 P2 P1 y(t) 0.5 0 50 100 150 200 250 300 Thoi gian (ms) 350 400 450 500 Hình 4-6 Đáp ứng thời gian y(t) với trường hợp sử dụng sách lược ưu tiên lai với e Nhìn vào bảng QoC đưa nhận xét sau: - QoC đánh giá thông qua bảng QoC hình đáp ứng thời gian y(t) Có thể thấy rõ cân giá trị J % P1, P2 ưu tiên lai Đối J0 với sách lược ưu tiên tĩnh, độ ưu tiên cao, QoC tốt (giá trị thấp) Tuy nhiên sách ưu tiên lai, giá trị J % J0 J % cân J0 - Trong trường hợp mạng yêu cầu giá trị J % phải nhỏ ngưỡng J0 đó, ví dụ nhỏ 60%, từ bảng QoC ta thấy, sách ưu tiên tĩnh 67 không đảm bảo điều Với trường hợp nhiều ứng dụng kết nối vào mạng, mạng yêu cầu giá trị J % phải nhỏ giá trị ngưỡng, trường J0 hợp ưu tiên tĩnh có số ứng dụng đáp ứng điều kiện trên, ưu tiên lai, giá trị J % cân hơn, nên khả số J0 ứng dụng đáp ứng điều kiện QoC cao 4.3 Kết luận Chương đưa mô hình với ứng dụng điều khiển qua mạng CAN sử dụng sách ưu tiên lai Đồng thời với giao thức CAN truyền thống sử dụng sách ưu tiên tĩnh thông qua số tiêu chí QoS QoC Trong chương đưa số mặt hạn chế sách ưu tiên lai 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các kết nghiên cứu đưa tới kết luận sau: Hiện hệ thống điều khiển qua mạng NCSs tỏ rõ ưu so với hệ thống điều khiển truyền thống Tuy nhiên NCSs tồn nhiều hạn chế trễ truyền thông, nhiễu tác động ảnh hưởng lớn tới chất lượng điều khiển Mạng CAN có nhiều ưu điểm so với số mạng khác Switch Ethernet, Token – passing …, số sách lược lập lịch ứng dụng với mạng CAN RM, EDF phù hợp với số ứng dụng điều khiển có deadline chu kỳ cố định Do vậy, việc đưa sách lập lịch mới, điều khiển ứng dụng dựa giá trị sai lệch tĩnh e nhằm nâng cao chất lượng điều khiển chất lượng dịch vụ vô cần thiết Trên mô hình mô đạt cải thiện sau: Chất lượng điều khiển nâng cao Chỉ số ITSE cân so với trường hợp sử dụng ưu tiên tĩnh Chất lượng dịch vụ nâng cao Trễ truyền thông qua mạng ứng dụng cân so với trường hợp sử dụng ưu tiên tĩnh Một số kiến nghị Từ kết nghiên cứu luận văn thấy số hướng nghiên cứu cần thực tương lai để cải thiện chất lượng hệ thống điều khiển - Về mặt truyền thông: Tối ưu giao thức truyền thông với trễ truyền thông giảm tối đa Vì giảm trễ truyền thông, chất lượng dịch vụ QoS tăng - Về mặt điều khiển: Nghiên cứu giao thức điều khiển với tham số điều khiển tín hiệu điều khiển u u e 69 Một số hướng nghiên cứu đề xuất tương lai với hệ thống điều khiển qua mạng: - Nghiên cứu phương pháp lập lịch cho điều khiển - Lựa chọn điều khiển thích hợp: PID, điều khiển dự đoán, ước lượng, … - Sách lược lập lịch thay đổi on – line nhằm đảm bảo chất lượng điều khiển mức cho phép trường hợp mạng tải (quá số node quy định với trường ưu tiên tĩnh) - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiễu tác động đến mạng CAN, nghiên cứu ảnh hưởng tượng liệu mạng CAN đến chất lượng điều khiển - Nghiên cứu số thuật toán bảo mật cho mạng CAN nói riêng hệ thống điều khiển qua mạng nói chung 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Liu & Layland, Scheduling algorithms for multi – programming in a hard – real – time environment, Journal of ACM, 1973 [2] E I Jury, Sampled – Data Control System, Wiley, New York, 1958 [3] Karl J Åström and B Wittenmark, Computer controlled system: theory and design, 3th Edition, Prentice Hall, 1997 [4] Y Wanga, L Heb, Analysis and Simulation of Networked Control System Delay Characteristics based on TrueTime [5] Nguyen Trong Cac, Nguyen Van Khang, Nguyen Xuan Hung, Medium Access Control Protocol Using Hybrid Priority Schemes for Can – based Networked Control Systems [6] Anderson Martin, Dan Henriksson, Anton Cervin, TrueTime 1.5 – Reference Manual, Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, 2005 [7] Nguyen Trong Cac, Nguyen Van Khang, A co-design for CAN-based net- worked control systems, Automation, Control and Intelligent Systems, SciencePG [8] Robert Bosch GmbH: CAN specification version 2.0, Parts A and B, 1991 [9] Guy Juanole and Gérard Mouney: Networked Control Systems: Definition and analysis of a hybrid priority scheme for the message scheduling 13th IEEE conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications, Korea, Aug 2007, pp 267-274 [10] Xuan Hung Nguyen and Guy Juanole: Design of Networked Control Systems on the basis of interplays between Quality of Control and Quality of Service 7th 71 IEEE International Symposium on Industrial Embedded Systems, France, June 2012, pp 85-93 [11] John J D’Azzo, C H Houpis: Linear Control System Analysis and Design: Conventional and Modern 4th Edition, McGraw-Hill, New York, 1995 [12] Salem Hasnaoui, Oussema Kallel, Ridha Kbaier, Samir Ben Ahmed: An im- plementation of a proposed modification of CAN protocol on CAN fieldbus controller component for supporting a dynamic priority policy 38th Annual Meeting of the Ind App., Vol 1, Oct 2003, pp 23-31 [13] Pau Martí, José Yépez, Manel Velasco, Ricard Villà and Josep M Fuertes, Managing Quality-of-Control in network-based control systems by controller and message scheduling co-design, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 51, No 6, Dec 2004, pp 1159-1167 Tiếng Việt [14] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 [15] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, In lần thứ ba, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 72 PHỤ LỤC Mô hệ thống điều khiển động servo chiều qua mạng CAN sử dụng TrueTime Toolbox 1.1 Giới thiệu TrueTime Thư viện mô TrueTime bao gồm khối tương ứng với phần tử sử dụng hệ thống điều khiển có dây không dây thời gian thực Nó bao gồm khối hạt nhân hay lõi (TrueTime Kernel) dùng để mô hệ thống điều khiển qua máy tính Khối mạng để mô hệ thống mạng có dây không dây qua mạng theo thời gian thực (Hai khối TrueTime Network TrueTime Wireless Network) D/A A/D Snd Interrupts Schedule Rcv Snd P data Schedule Monitors Rcv rcv TrueTime Network ttGetMsg TrueTime Kernel Snd P E TrueTime Battery Rcv x Schedule y P TrueTime Wireless Network data snd ttSendMsg TrueTime Block Library 1.5 Copyright (c) 2007 Martin Ohlin, Dan Henriksson and Anton Cervin Department of Automatic Control, Lund University, Sweden Please direct questions and bug reports to: truetime@control.lth.se Hình a Thư viện TrueTime 1.5 Khối TrueTime Network mô giao thức truy nhập đường truyền trình truyền tin mạng LAN Một tin truyền qua mạng chứa thông tin bên gửi, bên nhận, chiều dài tin (có thể thêm thông tin liên quan đến trình truyền tin thời gian thực chu kỳ thời hạn deadline) 73 Sáu mô hình mạng hỗ trợ với TrueTime gồm: CSMA/CD (ví dụ Ethernet), CSMA/AMP (ví dụ CAN), Round Robin (ví dụ Token Bus), FDMA, TDMA (ví dụ TTP) Switched Ethernet 1.2 Cài đặt TrueTime - Tải TrueTime từ trang web: http://www.control.lth.se/truetime/ - Giải nén truetime – 1.5 vừa tải vào thư mục làm việc (ví dụ: D:\2 PROJECT\TrueTime\truetime-1.5) - Sao chép đoán mã sau vào file “startup.m” đường dẫn C:\Users\{UserName}\Documents\MATLAB setenv('TTKERNEL', ': D:\2 PROJECT\TrueTime\truetime-1.5\kernel) % getenv('TTKERNEL') addpath(getenv('TTKERNEL')) addpath(strcat(getenv('TTKERNEL'), '/matlab/help')) addpath(strcat(getenv('TTKERNEL'), '/matlab')) - Mở Matlab gõ lệnh truetime dấu nhắc >> Một số sơ đồ mô với TrueTime Simulink/Matlab u1 y1 1000 s2 +s rcv4 DC Servo1 snd3 A/D D/A Node (Actuator) Node (Sensor) Rcv A/D1 Snd Out1 rcv2 snd4 Snd D/A Node (Controller) Rcv r rcv3 r 74 u2 y2 1000 s2 +s rcv7 DC Servo2 A/D D/A Node (Actuator) Node (Sensor) Rcv rcv5 snd6 A/D1 Snd Out1 Snd snd7 Snd1 Node (Controller) Rcv r rcv6 r Hình b Sơ đồ process P1, P2 Clock Display1 s Integrator J0 Product num(s) s2+2s Step Transfer Fcn Hình c Sơ đồ tính J0 J1 [t] s [r] [y1] Integrator J1 0.0006067 Denta J1 100 J1 J0 Product % J2 Divide J2 [t] [r] s [y2] Integrator1 0.0006067 Denta J2 100 J2 Product1 Hình d Sơ đồ tính J4 %1 J  J0 J % % J0 J0 Divide1 75 num(s) s2 +s Step Transfer Fcn Scope Constant Hình e Sơ đồ đáp ứng thời gian hàm truyền hệ kín ... nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích đề tài nghiên cứu giao thức điều khiển truy nhập đường truy n thông qua trình lập lịch tin sử dụng sách ưu tiên lai nhằm nâng cao QoS. .. tin di chuyển đường truy n vật lý Trễ truy n dẫn phụ thuộc vào loại tín hiệu cần truy n khoảng cách từ nguồn tới đích 1.1.2 Truy n gói tin Vấn đề thứ hai NCS truy n gói tin Nếu đường truy n không... nhanh nên khung tải không sử dụng 1.2.4 Kỹ thuật truy nhập giải tranh chấp bus mạng CAN 1.2.4.1 Kỹ thuật truy nhập Cơ chế điều khiển truy nhập đường truy n mà CAN sử dụng CSMA Khi khung trao đổi,