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开放式控制系统软总线及调度的实现

作　者: 赖宇亮
导　师: 张平
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 软总线 逻辑处理 调度 面向服务架构 开放式控制系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着工业化大生产的发展,自动化技术在人们生产和生活领域的应用越来越广泛。因此控制系统的研究一直在国内外倍受关注和重视。其中开放式控制系统的研究更是其中的热点。为了使开放控制系统耦合性降低,进一步提高系统的开放性,使系统的配置和重构更方便,本文将介绍一种采用轻量级SOA架构,以软总线为核心的开放式控制系统。这种基于软总线和松耦合的结构,使得整个系统的开放性得到很大增强。其中软总线的设计是整个系统的核心,直接关系到控制系统的性能。本文将对软总线及调度框架的设计和实现进行探讨。本文首先介绍了基于LSOA(Light weight Service Oriented Architecture)的开放式控制系统的概念和结构。然后着重介绍控制系统的核心模块——软件总线的设计和实现。总线层是整个控制系统的核心,主要完成的功能有针对客户请求自动完成服务流程的执行,对服务层中的服务组件进行管理,对服务层的状态进行监控,完成服务层与应用层之间的通信。其中自动完成服务流程的处理,为用户提供中介流,使客户和具体服务之间相互透明是总线模块的一个重要功能。本文针对这些需求设计了软总线的逻辑处理模块,可以支持带分支结构的服务流程。此外,总线的调度模块也是开放式控制系统中最重要的部分之一。本文将结合基于LSOA架构和服务流程的特点,采用端到端任务模型对服务流程进行建模。并对调度模块在RTX平台的实现机制进行探讨。最后,以原型系统为平台进行控制实验,以验证总线中业务逻辑处理模块和总线调度模块的功能和性能。结果证明总线业务逻辑处理和调度模块基本达到预期效果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 引言  10
  1.2 开放式控制系统的定义和特点  10-12
  1.3 SOA 和LSOA 的概念  12-14
  1.4 国内外发展现状  14-23
    1.4.1 开放式控制器的研究现状  14-18
    1.4.2 软总线技术研究现状  18-21
    1.4.3 开放式控制系统调度机制研究现状  21-23
  1.5 本课题研究的意义  23-24
  1.6 本课题研究的内容  24-26
第二章 基于 LSOA 的开放式控制系统软总线的设计和实现  26-42
  2.1 基于 LSOA 架构的开放式控制系统简介  26-27
  2.2 基于 SOA 架构的软总线  27-29
    2.2.1 软总线的定义  27-28
    2.2.2 SOA 架构中软总线的特点  28-29
  2.3 软总线的轻量化  29-30
  2.4 总线功能划分  30-31
  2.5 服务组件的交互机制  31-33
  2.6 总线业务逻辑处理功能的设计  33-41
    2.6.1 总线逻辑处理模块的结构  33-34
    2.6.2 服务流程的拓扑结构  34-35
    2.6.3 服务流程的数据结构表示  35-38
    2.6.4 服务流程的执行过程  38-41
  2.7 本章小结  41-42
第三章 基于 LSOA 开放式系统的调度框架  42-57
  3.1 基于 LSOA 开放式控制系统调度模块的结构和功能  42-46
    3.1.1 调度模块的位置和作用  42-43
    3.1.2 调度模块的框架结构  43-46
  3.2 基于抢占式 EDF 调度和带分支结构服务流程的可调度性验证算法  46-56
    3.2.1 基于 LSOA 的开放式控制系统的任务模型  46-47
    3.2.2 任务模型的数学符号表示  47-48
    3.2.3 子任务截止期分配问题  48-51
    3.2.4 用时间需求分析方法进行可调度性验证  51-56
  3.3 本章小结  56-57
第四章 总线及调度模块在 RTX 平台上的实现  57-72
  4.1 RTX（Real Time Extension）平台概述  57-58
  4.2 软总线在 RTX 平台上的实现  58-65
    4.2.1 总线数据库的实现  58-59
    4.2.2 业务逻辑的实现  59-62
    4.2.3 配置服务流程的实现  62-65
  4.3 调度模块在 RTX 平台上实现  65-71
    4.3.1 控制系统中的任务划分  65
    4.3.2 系统中的线程模型  65-66
    4.3.3 调度模块的运行过程  66-71
  4.4 本章小结  71-72
第五章 实验和分析  72-85
  5.1 实验平台搭建  72-73
    5.1.1 软硬件环境  72
    5.1.2 原型系统  72-73
  5.2 实验一:总线业务逻辑处理功能实验  73-76
  5.3 实验二：总线逻辑处理性能实验  76-79
  5.4 实验三：端到端任务模型可调度验证算法的实验  79-80
  5.5 实验四：调度模块功能实验  80-84
  5.6 本章小结  84-85
结论  85-87
参考文献  87-93
攻读硕士学位期间取得的研究成果  93-94
致谢  94

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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