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专利号: 2014100750934
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种工业以太网控制系统中网络诱导延时计算方法,其特征在于:所述方法包括:在所述工业以太网控制系统中某回路的第k轮询周期内,所述k≥2且为正整数:记录所述回路中网络调度管理器NSM向所述回路中控制器/执行器节点C/AN发出请求报文的时刻t5,j(k),以及所述C/AN接收完毕所述NSM发送的请求报文的时刻t6,j(k);

提取保存的所述回路在第k-1轮询周期的所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时τmc(k-1)和所述NSM和所述C/AN之间的时间差△τmc(k-1);

根据式:τmc(k)=τmc(k-1)+((t6,j(k)-t5,j(k))-△τmc(k-1)),计算所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时τmc(k);

在所述回路的第1轮询周期内:

记录所述NSM向所述回路的传感器节点SN发送请求报文的时刻t1,i(1);

记录所述NSM向所述C/AN发出请求报文的时刻t5,j(1)、所述C/AN接收完毕来自所述NSM的请求报文的时刻t6,j(1)、所述C/AN根据来自所述NSM的请求报文向NSM做出应答报文的时刻t7,j(1)、所述NSM接收完毕所述C/AN发送的应答报文的时刻t8,j(1);

根据式:τmc(1)=[(t8,j(1)-t5,j(1))-(t7,j(1)-t6,j(1))]·η或τmc(1)=通信报文包大小×通信速率,计算得到τmc(1),其中,η表示请求报文包与总报文包长度的比值;

根据式:△τmc(1)=t6,j(1)-t5,j(1),计算得到△τmc(1);

保存t1,i(1)、τmc(1)和△τmc(1),△τmc(1)为第1轮询周期的所述NSM与所述C/AN之间时间差初值;

其中,τmc(1)表示第1轮询周期的所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:

在记录所述t5,j(k)和t6,j(k)之后,所述方法还包括:根据式:△τmc(k)=t6,j(k)-t5,j(k),计算所述第k轮询周期内所述NSM与所述C/AN之间的时间差△τmc(k);

在计算所述τmc(k)和△τmc(k)之后,所述方法还包括:保存所述τmc(k)和△τmc(k)。

3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:在所述回路在所述第k轮询周期内:

记录所述NSM向所述回路的传感器节点SN发送请求报文的时刻t1,i(k);

提取保存的所述回路在第k-1轮询周期内所述NSM向所述SN发送请求报文的时刻t1,i(k-1);

根据式:τbd(k)=t1,i(k)-t1,i(k-1)-T,计算其它回路对本回路的影响延时τbd(k),其中T为轮询周期;

保存t1,i(k)。

4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:在所述回路的所述第k轮询周期内:

记录所述SN接收来自所述NSM的请求报文的时刻t2,i(k)、所述SN根据所述NSM发送的请求报文做出应答报文的时刻t3,i(k)、所述NSM接收完毕所述SN发送的应答报文的时刻t4,i(k);

根据式:τsm(k)=[(t4,i(k)-t1,i(k))-(t3,i(k)-t2,i(k))]·ξ,计算所述SN上传数据至所述NSM的网络诱导延时τsm(k),其中ξ为所述SN返回的应答报文包长度与总报文包长度的比值。

5.如权利要求4所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:在所述回路的第k轮询周期内:

记录所述NSM向所述C/AN发出请求报文的时刻t5,j(k);

根据式:τmd(k)=t5,j(k)-t4,i(k),计算所述NSM准备转发数据至所述C/AN所需的处理时间τmd(k)。

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:在所述回路的所述第k轮询周期内:

计算所述C/AN控制算法运算处理的时间τcd(k)和被控对象的自身延时τp(k);

根据式:τ(k)=τsm(k)+τmd(k)+τmc(k)+τbd(k)+τcd(k)+τp(k),计算本次轮询周期的总延时τ(k)。

7.一种工业以太网控制系统,包括:属于同一回路的NSM、SN和C/AN,其特征在于:在所述回路的第k轮询周期内,所述k≥2且为正整数:

所述NSM,用于记录所述NSM向所述C/AN发出请求报文的时刻t5,j(k),并将所述t5,j(k)发送至所述C/AN;

所述C/AN,用于接收所述NSM发送的t5,j(k)和请求报文,并记录接收完毕所述请求报文的时刻t6,j(k);

所述C/AN,还用于根据式:τmc(k)=τmc(k-1)+((t6,j(k)-t5,j(k))-△τmc(k-1)),计算在第k轮询周期内所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时τmc(k),其中τmc(k-1)和△τmc(k-1)分别为第k-1轮询周期所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时和所述NSM与所述C/AN之间的时间差;

在所述回路的第k轮询周期内:

所述NSM,还用于记录所述NSM向所述SN发送请求报文的时刻t1,i(k);

用于根据式:τbd(k)=t1,i(k)-t1,i(k-1)-T,计算其它回路对本回路的影响延时τbd(k),其中t1,i(k-1)为第k-1轮询周期中所述NSM向所述SN发送请求报文的时刻;

用于保存t1,i(k),其中T为轮询周期;

在所述回路的第1轮询周期内:

记录所述NSM向传感器节点SN发送请求报文的时刻t1,i(1);

记录所述NSM向所述C/AN发出请求报文的时刻t5,j(1)、所述C/AN接收完毕来自所述NSM的请求报文的时刻t6,j(1)、所述C/AN根据来自所述NSM的请求报文向NSM做出应答报文的时刻t7,j(1)、所述NSM接收完毕所述C/AN发送的应答报文的时刻t8,j(1);

根据式:τmc(1)=[(t8,j(1)-t5,j(1))-(t7,j(1)-t6,j(1))]·η或τmc(1)=通信报文包大小×通信速率,计算得到τmc(1),其中,η表示请求报文包与总报文包长度的比值;

根据式:△τmc(1)=t6,j(1)-t5,j(1),计算得到△τmc(1);

保存t1,i(1)、τmc(1)和△τmc(1),△τmc(1)为第1轮询周期的NSM与C/AN之间时间差初值;

其中,τmc(1)表示第1轮询周期的所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时。

8.如权利要求7所述的工业以太网控制系统,其特征在于:在所述回路的第k轮询周期内:

所述C/AN,还用于根据式:△τmc(k)=t6,j(k)-t5,j(k),计算所述第k轮询周期内所述NSM与C/AN之间的时间差△τmc(k);

以及,用于保存所述τmc(k)和△τmc(k)。