CHƯƠNG 3: CHÍNH SÁCH ƯU TIÊN LAI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG CAN
3.3. Nguyên lý hoạt động của chính sách ưu tiên la
Trước khi đưa ra cách thức hoạt động của sách lược ưu tiên lai, cần xem xét việc thực thi ứng dụng điều khiển quá trình qua mạng CAN được cho bởi hình sau:
Hình 3-6. Thực thi ứng dụng điều khiển quá trình qua mạng CAN [5] Hoạt động của chính sách ưu tiên lai:
Có 3 nút mạng:
- Nút C1 chứa tác vụ cảm biến (sensor), nhận tín hiệu số từ bộ ADC sau khi lấy mẫu
- Nút C2 chứa tác vụđiều khiển (controller), làm việc với tín hiệu điều khiển u
- Nút C3 chứa tác vụ chấp hành (actuator), đưa tín hiệu sốđiều khiển uđến bộ
DAC. Sau bộ DAC, tín hiệu là dạng tương tựđược chuyển đến khâu giữ mẫu bậc 0 (ZOH). Khâu giữ mẫu bậc 0 có nhiệm vụ giữ giá trị này đến khi chấp nhận giá trị tiếp theo.
Tồn tại hai luồng truyền khung: luồng Sensor – Controller được ký hiệu là
sc
f ; luồng Controller – Actuator được ký hiệu fca
Tác vụ cảm biến là loại Time – Triggered được điều khiển bởi xung nhịp của bộ lấy mẫu.
Tác vụđiều khiển là Event – Triggered được điều khiển bởi sự kiện thay đổi trên xung nhịp (thời gian chấp nhận khung fsc)
Tác vụ chấp hành là Event – Triggered được điều khiển bởi sự kiện thay đổi trên xung nhịp (thời gian chấp nhận khung fca)
Đầu tiên, với phần ưu tiên tĩnh, mức ưu tiên của mỗi node mạng được xác
định trước khi hệ thống hoạt động. Luồng fca (có giá trị ưu tiên được ký hiệu là
_
ca f
Prio sta ) cần có mức độ ưu tiên cao hơn luồng fsc (có giá trị ưu tiên được ký hiệu là _
sc f
Prio sta ) đểđạt được hiệu quả cao nhất. Thứ hai, liên quan đến phần ưu tiên động, quá trình thực hiện như sau:
- Tại thời gian tk, tín hiệu đầu ra (y) là tín hiệu tương tựđược lấy mẫu, qua bộ
biến đổi tương tự số ADC được tín hiệu số yk, đồng thời nhận giá trị 1
_ k
Prio dyn được gửi từ Controller ở chu kỳ trước (chu kỳ bắt đầu tại tk1).
Sau đó, Sensor sử dụng Prio dyn_ k1 để đưa vào khung đã chứa yk, gửi đến Controller. Khung fsc có dạng:
- Sau khi nhận được khung fsc qua mạng được gửi từ Sensor, Controller tính toán tín hiệu điều khiển uk và Prio dyn_ k từ biểu thức (3.1), tiếp tục gửi khung fca qua mạng. Actuator nhận uk và đưa nó đến đối tượng điều khiển,
trong khi đó, Sensor nhận giá trị Prio dyn_ k và sử dụng cho chu kỳ tiếp theo (tk1). Khung fca có dạng:
- Khi gửi khung fca từ Controller đến Actuator, có thể sử dụng Prio dyn_ k
hoặc Prio dyn_ m ax. Tuy nhiên, qua một số tài liệu tham khảo, có thể thấy
rằng, khi sử dụng Prio dyn_ m ax, fca sẽ được gửi tức thì sau khi nhận được khung fsc, do vậy thời gian trễ xảy ra là nhỏ hơn so với trường hợp sử dụng
_ k
Prio dyn .
- Tại thời điểm t00, Sensor không có thông tin gì về phần ưu tin động từ
Controller. Do vậy, tại thời điểm ban đầu, mặc định gán
_ _ m ax
Prio_dynmax Prio_stafca uk
ID field Data field
Prio_dynk-1 Prio_stafsc yk
ID field Data field
Hình 3-7. Mô tả hoạt động của các node mạng trong một ứng dụng điều khiển quá trình qua mạng CAN sử dụng ưu tiên lai [5]
3.4. Kết luận
Trong chương 3, chính sách ưu tiên lai được trình bày. Khi sử dụng chính sách ưu
tiên tĩnh, mạng có thể xảy ra quá tải và các luồng dữ liệu đòi hỏi mức độưu tiên cao không được ưu tiên, chất lượng điều khiển của hệ thống không được đảm bảo, hệ
thống có thể dẫn tới mất ổn định và không thể kiểm soát được. Điều này có thể gây ra những hậu quả xấu trong công nghiệp hoặc trong lĩnh vực hàng không.
Chương này cũng trình bày khá cụ thể cơ chế hoạt động của chính sách ưu
tiên lai. Bằng việc phân chia trường định danh thành 2 mức, phần ưu tiên động biểu thị sự khẩn cấp của bản tin cần truyền, phần ưu tiên tĩnh được cố định, những ứng dụng điều khiển đòi hỏi độ khẩn cấp sẽ được ưu tiên dựa trên giá trị mức ưu tiên động. Từđó, hiệu năng hệ thống được nâng cao.