[发明专利]一种基于以太网的列车通信网络周期信息调度方法

摘要

本发明公开了一种基于以太网的列车通信网络周期信息调度方法，以宏周期内周期信息报文长度的标准差最小，周期信息的抖动之和最小，周期信息报文长度的平均值最大为目标建立了列车周期调度表的优化设计模型。针对PSO算法容易早熟收敛的缺点，通过融合FPSO算法和IPSO算法的优点，提出了FIPSO算法。该算法将模糊控制器FLC和免疫操作引入PSO算法中，通过动态调整惯性权值以及动态决定免疫操作是否执行，使算法从更大的搜索空间寻求全局最优值，并在进化阶段实现多次快速收敛。尤其在特征周期可调节的前提下，通过运用FIPSO算法，达到了控制系统调度与控制协同设计的目的。

主权项

一种基于以太网的列车通信网络周期信息调度方法，其特征在于：以宏周期内周期信息报文长度的标准差最小，周期信息的抖动之和最小，周期信息报文长度的平均值最大为目标建立了周期调度表的优化设计模型。具体步骤包括：1)以达到协同设计周期调度表为目的，设计以下3个目标函数：(1)宏周期内所有周期信息报文长度的标准差：minσ=1NΣj=1N(1NΣj=1NΣi=1rjLi(j)-Σi=1rjLi(j))2]]>其中，N(＝TMp/Tbp)为宏周期中包含基本周期的个数；宏周期表示为TMp＝maxTi,i∈{1,...,M}，ms；Li(j)表示第j个基本周期中第i个周期信息报文的长度，μs；rj表示第j个基本周期中周期信息报文的总数。(2)宏周期内所有周期信息的抖动之和：minJ=Σi=1MΣk=1TMp/Tiji,k]]>其中，网络节点发送数据的时刻与预计发送的时刻不同步定义为数据传输的抖动。(3)宏周期内所有周期信息报文长度的平均值：maxL‾=1NΣj=1NΣi=1rjLi(j)]]>2)建立约束条件周期调度表的设计受到Ti和两个自变量的影响，并受到调度与控制两方面的约束，具体的约束条件如下所示：(1)周期信息i首次出现的时刻不超过它对应的特征周期：(2)为了保证所有的MVB周期信息得到调度，需满足在宏周期TMp内，MVB周期信息报文长度之和不超过周期相：Σi=1MTMpTiLi≤TMpωp=TMpTbpωpTbp,∀i∈{1,...,M}]]>(3)为了保证控制系统的稳定性并且满足一定的控制性能要求，特征周期约束条件为：Ti≤Timax,∀i∈{1,...,M}]]>其中，Timax为保证系统稳定性的特征周期上限。(4)因为周期信息的Ti越小，代表它的优先级越高。为了不改变周期信息原始的优先级顺序，需要满足以下约束条件：Ti≤Ti+1,∀i∈{1,...,M}]]>3)利用模糊免疫粒子群优化算法在搜索空间中寻求最优解。