基于ttp网络的控制时序设计方法、系统及存储介质
技术领域
1.本发明属于计算机控制领域，特别涉及一种基于ttp网络的控制时序设计方法、系统及存储介质。
背景技术：2.基于ttp网络航空发动机分布式控制系统，相较arinc659总线的航空发动机控制系统，具有通讯带宽小的特点，继而对软件任务划分和通讯的要求更加严格。目前，对于基于ttp网络的分布式控制系统的时序分配方法研究较少，需要研究出一种稳定可靠的控制时序设计方法。
技术实现要素：3.发明目的：本发明的目的是提出一种基于ttp网络的控制时序设计方法，可以保证数据流划分清晰，时间确定性强，提高控制系统的稳定性。
4.本发明的另一目的是提出一种可以实施上述方法的分布式控制系统，以及存储有上述方法实例化的计算机程序的存储介质。
5.技术方案：本发明所述的基于ttp网络的控制时序设计方法，以ttp网络的同步周期作为小帧周期，以多个小帧周期为一个控制周期，包括如下步骤：
6.s1：梳理软件任务，按照任务执行顺序将软件任务顺次分配到不同的小帧周期内；
7.s2：计算每个任务的花费时间，按花费时间从小到大顺序分配每个小帧周期内的发送时隙，花费时间越小的任务对应的硬件的发送时隙越靠前。
8.进一步的，设置每个小帧周期的起始设置为空闲。
9.进一步的，所述步骤s2后面还包括：
10.s3：监测各硬件的数据采集时间是否小于空闲窗口时间，各硬件的数据填充时间是否小于空闲窗口时间与之前的时隙时间的和，并留有时间余量。
11.本发明所述的基于ttp网络的分布式控制系统，包括中央控制器、数据集中器和多个作动器，所述中央控制器、所述数据集中器和多个所述作动器在根据上述基于ttp网络的控制时序设计方法设计的时序下工作。
12.进一步的，还包括测时监测模块，所述测时监测模块用于监测各硬件的数据采集时间和数据填充时间，并根据数据采集时间和数据填充时间的评价控制时序。
13.本发明所述的存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时实现上述基于ttp网络的控制时序设计方法。
14.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：依据此时序设计方法设计出的控制软件，功能定义明确，数据流划分清晰，时间确定性强，控制效果好，系统稳定可靠。
附图说明
15.图1为本发明实施例的设计方法设计的一个控制周期的控制时序图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
17.根据本发明实施例的基于ttp网络的控制时序设计方法，以ttp网络的同步周期作为小帧周期，以多个小帧周期作为一个控制周期，包括如下步骤：
18.s1：梳理软件任务，按照任务执行顺序将软件任务顺次分配到不同的小帧周期内；
19.s2：计算每个任务的花费时间，按花费时间从小到大顺序分配每个小帧周期内的发送时隙，花费时间越小的任务对应的硬件的发送时隙越靠前。
20.根据上述技术方案的时序设计方法设计的控制时序，任务按照执行顺序顺次分配到控制周期后的小帧周期中，为数据采集及计算任务提供足够的执行时间，且给作动器预留了足够的时间完成作动，提高控制效果。按照任务花费时间分配对应硬件的发送时隙，保证硬件发送数据时该硬件需要执行的任务已经完成，保证后续接收节点收到的数据包一致，从而保证数据流的划分清晰，提高系统的可靠性。
21.参照图1，以一个包括中央控制器(eec)、数据集中器(dc)和一系列作动器(actuators)组成的简单的航空发动机分布式控制系统为例，以5个同步周期(5ms)作为一次发动机的控制周期(25ms)，每个控制周期内，数据集中器完成一次采集，中央控制器完成一次计算，每一个同步周期内作动器均完成一次输出，逐步按照最新的数据完成作动。每个节点均以ttp网络5ms时钟源进行同步。
22.以三个典型的任务a)采集，b)计算输出和c)执行，按照节点功能定义，将任务a分配给数据集中器的小帧周期1，将任务b分配给中央控制器的小帧周期2。由于作动器每个小帧周期均输出一次，需要根据作动器内部算法，在多个小帧周期内完成一次作动，按照上述任务分配方法，可以为作动器额外提供两个小帧周期完成作动，使作动器基本可以在每个控制周期内完成当前控制周期计算输出的作动。
23.假定任务a花费0.5ms，b任务花费2ms，c任务花费1ms，则按照任务花费时间顺序，将发送时隙1分配给数据集中器，将发送时隙2分配给作动器，将发送时隙3分配给中央控制器，保证在当前节点发送时间窗口来临时，留有足够的时间余量，防止花费较长的任务如任务b未进行完毕，仅给硬件填充了部分数据的情况下硬件启动发送，造成接收节点收到的数据包不一致，造成严重的后果。同时在每个小帧周期的起始设置成空闲，给每个节点预留时间读取硬件上的数据的时间。
24.实际中，在设计好控制时序后，还可以对控制时序实际执行情况进行测时监测，对每个节点从硬件端收集完数据后做一个测时x，硬件端填充完毕数据后做一个测时y，保证x小于同步周期的空闲(idle)窗口时间，y小于空闲窗口时间+自身前的时隙时间综合，并且留有时间余量。在本实施例中，时间余量宜在20％以上。
25.根据本发明是实施例的分布式控制系统，中央控制器、数据集中器和多个作动器按照上述控制时序设计方法设计的时序工作，还包括测时监测模块。测时监测模块用于监测各硬件的数据采集时间和数据填充时间，并根据数据采集时间和数据填充时间的评价控制时序。根据本发明实施例的存储介质，存储有上述基于ttp网络的控制时序设计方法实例化的计算机程序。
技术特征：1.一种基于ttp网络的控制时序设计方法，其特征在于，以ttp网络的同步周期作为小帧周期，以多个小帧周期为一个控制周期，包括如下步骤：s1：梳理软件任务，按照任务执行顺序将软件任务顺次分配到不同的小帧周期内；s2：计算每个任务的花费时间，按花费时间从小到大顺序分配每个小帧周期内的发送时隙，花费时间越小的任务对应的硬件的发送时隙越靠前。2.根据权利要求1所述的基于ttp网络的控制时序设计方法，其特征在于，设置每个小帧周期的起始设置为空闲。3.根据权利要求1所述的基于ttp网络的控制时序设计方法，其特征在于，所述步骤s2后面还包括：s3：监测各硬件的数据采集时间是否小于空闲窗口时间，各硬件的数据填充时间是否小于空闲窗口时间与之前的时隙时间的和，并留有时间余量。4.一种基于ttp网络的分布式控制系统，包括中央控制器、数据集中器和多个作动器，其特征在于，所述中央控制器、所述数据集中器和多个所述作动器在根据权利要求1至3任一项所述的基于ttp网络的控制时序设计方法设计的时序下工作。5.根据权利要求4所述的基于ttp网络的分布式控制系统，其特征在于，还包括测时监测模块，所述测时监测模块用于监测各硬件的数据采集时间和数据填充时间，并根据数据采集时间和数据填充时间的评价控制时序。6.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被设置为运行时实现根据权利要求1至3任一项所述的基于ttp网络的控制时序设计方法。
技术总结本发明公开了一种基于TTP网络的控制时序设计方法、系统及存储介质。以TTP网络的同步周期作为小帧周期，以多个小帧周期为一个控制周期，其中方法包括如下步骤：S1：梳理软件任务，按照任务执行顺序将软件任务顺次分配到不同的小帧周期内；S2：计算每个任务的花费时间，按花费时间从小到大顺序分配每个小帧周期内的发送时隙，花费时间越小的任务对应的硬件的发送时隙越靠前。上述控制时序设计方法设计的控制软件，功能定义明确，数据流划分清晰，时间确定性强，控制效果好，系统稳定可靠。系统稳定可靠。系统稳定可靠。
技术研发人员：孙弘扬 连红森 曹云飞 姚太克 刘于之 张星星 蔡峰
受保护的技术使用者：中国航发控制系统研究所
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/7/5
