基于可变增益PID控制器的车载以太网时钟同步算法研究

在车载以太网中,电机力矩、碰撞检测等控制类或关键突发信息的通信,由于其实时性要求比较高,需要借助时间敏感网络(Time Sensitive Net,TSN)协议,特别是流预留等机制来确保实时性或带宽,而要实现这些协议,网络节点间的高精度时钟同步是基础。通过设计基于根轨迹的PID控制器,对运行在从时钟节点上的时钟同步过程进行控制,并对控制器增益系数进行基于误差变化的自适应处理。实验结果表明,与未采用增益系数环节的控制器相比,采用自适应增益系数调整的控制器在同步过程的稳态误差绝对值均值降低了45%,稳态误差标准差降低了41%;与采用较小增益系数相比,采用自适应增益系数调整的同步过程在稳态过渡过程时间上降低了75%。实验结果证实了该方案可以有效平衡同步过程的稳态过渡过程时间和稳态同步精度。

基于ZYNQ的时间触发以太网系统设计

时间触发以太网(TTE)是一种基于标准以太网的实时网络通信技术,采用“时钟同步”和“时间触发”来确保关键数据的通信实时性和确定性,解决了标准以太网基于“事件触发”的通信方式无法保证通信确定性这一问题,通过冗余传输和故障检测、隔离机制来提升网络的可靠性,具有大带宽、强实时性、高可靠性和兼容标准以太网的技术特点,能够满足安全关键系统的强实时通信需求,本系统应用ZYNQ芯片实现了TTE网络协议,完成了数据采集、数据传输、数据判读等功能。测试展现了TTE技术的高可靠性和时效性,并展现出本系统的兼容性和多任务工况的应用拓展性。

时间触发以太网与时间敏感网络时钟同步失效对比分析

确定性网络技术逐步应用于航电、工业自动化、车载等任务关键系统,如时间触发以太网(TTE)、时间敏感网络(TSN)等,但时间同步技术是这类网络可靠运行的基础,目前缺乏量化分析模型以及不同协议时间同步服务可靠性对比分析。针对该问题,分析了上述两种协议时间同步过程,提炼出导致时间同步失效的因素,提出两种时间同步协议失效概率的评估模型,在此基础上对比分析了失效场景与失效概率,最后使用OPNET对两种时间同步协议的失效概率进行仿真,仿真结果与建模结果一致。该时间同步失效概率评估模型可供行业参考。

以太网时间同步技术的研究进展及其应用

精确的时间同步是网络化测试和控制的一项关键技术。分析比较了几种主要的以太网时间同步协议,并重点介绍了IEEE 1588协议(精确同步时钟协议)如何实现以太网的时间同步,分析了该协议在武器装备领域的应用前景。

以太网分布式数据采集同步和实时传输研究

研究虚拟仪器通过以太网控制分布式数据采集嵌入式系统进行同步数据采集和实时数据传输。通过分析各采集单元的采集同步误差源,提出减小同步误差的方法;分析通用嵌入式数据采集系统同时实现数据采集和实时传输的难点,提出解决方案。在各采集系统中运用以太网、TCP/IP网络通信协议,通过对标准网络协议进行改进、简化,减小网络延时,提高系统网络速度和实时性。对系统的网络速度、可靠性、同步误差以及实时性的实验测试,验证了系统方案的可行性和对标准网络协议改进、简化的有效性。

基于以太网的数控系统实时通信和时间同步

为实现基于以太网的数控系统运动控制层的实时通信和精确时间同步,对避免时间片冲突的实时通信算法和基于精确时间协议的同步算法进行了优化处理。为提高处理效率,在实时通信的同时进行时间同步,并对实时通信和时间同步的报文结构进行了融合和简化处理。在以太网帧中,增加了时间域来存放时间信息,将报文分为同步报文、跟随报文和从站报文三类。采用时间片配置方法,配置了实验参数,保证了通信的实时性和时间同步的精度,满足了数控系统的需求。

时间触发以太网时钟同步的容错方法分析

为揭示高完整性和标准完整性配置下时钟同步容错方法的有效性,对时间触发以太网(time-triggered Ethernet,TTE)网络标准中时钟同步服务描述进行协议分析,还原时钟同步算法的理论模型。通过分析容错机制对应的失效模式,对TTE网络时钟同步算法在单同步域下对抗失效的有效性进行仿真验证,仿真结果表明了高完整性配置下的TTE网络时钟具备对抗单点随意失效的能力。

传输时延和时钟同步对以太网控制系统的影响

在分析报文传输时延和时钟同步精度对EPA网络(工业以太网)控制系统的实时性和稳定性的影响的基础上,提出了新的基于马尔科夫链的时延模型.给出了在系统稳定的情况下,通信宏周期、协议传输时延和时钟同步精度应满足的条件.建立了无丢包情况下的EPA网络控制系统模型.提出了EPA控制系统稳定时,可以设置的最小通信宏周期的计算方法.

时间触发以太网同步及调度机制的研究

说明并分析时间触发以太网(TTE,Time-Triggered-Ethernet)的时间同步机制,对于采用时间触发机制调度的周期性任务,提出生成周期调度时刻表的方法,利用方法可以根据离线生成的调度时刻表进行调度,也可以动态地将通信任务加入或撤出调度时刻表,调度时刻表的设计避免时间触发的数据包争用物理链路。构造相应的网络通信场景,通过生成调度时刻表的算例与仿真结果进行了验证。

千兆以太网同步检测集成电路设计

采用两级分接电路结构 ,并将同步码字检测电路置于其间 ,设计了千兆以太网同步检测集成电路 .实现 1 .2 5Gb s速率的千兆以太网数据由 1路到 1 0路的串并转换以及同步码字的检测 .分析了RC网络效应对超高速集成电路中互连线的影响 ,基于TSMC 0 .35 μmCMOS工艺建立电路模型 .使用Smartspice工具在不同温度 ( 0～ 70℃ )、电源电压 ( 3.1 5～ 3.45V)及输入信号等条件下进行仿真 .结合版图参数提取后仿真的比较 ,证明了该设计在减小规模 ,简化结构和加快仿真流程方面的有效性 .

基于工业以太网的数控系统多轴同步控制的研究

对基于工业以太网的数控系统的同步性进行了深入分析,指出了轴间同步和主从同步对网络化数控系统的影响,在此基础上提出一种基于以太网技术的数控系统实现方案。提出了电流环同步校正的思想和一种针对数控加工领域的以太网通信协议——EtherCNC。最后,通过实验证实该方案的有效性和可实施性。

基于实时以太网的网络化数控系统高精度时钟同步和短周期通信

为提高基于环形实时以太网的网络化数控系统的协同运动精度,提出一种即时信息控制机制,以缩短帧在网络中的传播完成时间,并应用该机制对IEEE 1588协议进行提升同步频率的优化处理,以实现提升时钟同步精度的目标。为了满足同步频率提升对时钟同步补偿的要求,提出时钟偏移和时钟漂移分离补偿算法。同时应用该机制对基于时间片规划的点对点周期通信进行提升插补频率的优化处理,以提升轮廓精度。通过实验表明,该机制显著提升了网络化数控系统的时钟同步精度和轮廓精度。

工业以太网的时钟同步协议对比分析

分析了目前在工业以太网应用中的3类时钟同步协议SNTP、IEEE1588及改进的IEEE1588。具体说明了精确时钟同步协议标准IEEE1588的基本原理,以及Profinet对IEEE1588的改进。

基于以太网的控制系统时间同步机制研究

全双工交换式以太网技术使得基于以太网的网络化控制进一步向工业现场领域延伸,成为继现场总线之后工业控制应用和研究的热点课题;在网络诱导延迟、周期抖动等不利因素的情况下,为了实现预期的实时调度,必须考虑如何保证精确的分布式时钟同步问题;在给出了一种基于全双工交换式以太网并采用类似总线型拓扑的网络化控制结构后,对其网络延迟特性、时钟同步机制及算法进行了详细分析,最后给出了时钟同步的设计和实现方法以及方案的有效性分析。

基于IEEE 1588的同步以太网实现方式

阐述同步以太网的概念;介绍IEEE1588标准和相关同步协议,以及实现分布式网络化系统精确时钟同步的原理和方法;介绍了2款常用的基于IEEE1588的同步以太网芯片,并给出了具体应用实例。

EPA实时以太网系统中控制与通信的同步方法

为了提高EPA(Ethernet for Plant Automation)系统的通信实时性能,在EPA确定性通信调度策略的基础上,提出了一种控制与通信的同步方法.该方法将EPA设备的通信宏周期划分为通信时间片和控制时间片;程序在每次巡回执行时获取当前时间,并根据当前时间是位于通信时间片内还是控制时间片内来决定执行通信任务还是控制任务;在执行控制任务时,使用设置和扫描状态标识的方式保证功能块在通信宏周期中的单次执行.实验表明,该方法能够有效避免EPA系统中功能块的无效执行和数据的无效传输,提高系统的通信实时性能.

10G以太网帧同步系统的研究

为减少大规模并行帧同步系统的面积开销，提出了一种系统设计方案——多比较器．单计数器并行帧同步系统(MCSC-PFSS)。该方案基于对连续性的判别，在减小面积开销的同时达到了接近现有最好的帧同步系统的性能。同时，对所涉及到的各种并行帧同步方案的性能进行了理论分析，计算机仿真以及逻辑综合。结果表明，本文提出的方案用于10G以太网中66B比特流的帧同步具有良好的效果。

以太网的时钟同步技术

随着分散控制的发展和系统范围的扩大,通过网络联系的分散控制节点之间的时间同步技术变得越来越重要。同步技术相当于一个网络系统的心脏,它为该系统中的每个模块传送正确的时钟信号。分析了目前以太网应用中的3类时钟同步协议:IEEE 1588、NTP(网络时间协议)及SNTP(简单网络时间协议),具体说明了IEEE 1588、NTP及SNTP的基本原理,并对3类协议进行了简要的对比分析。

同步以太网在5G网络设备中的应用

随着高速率、低延时和大连接5G(5^(th) Generation)网络的发展和移动宽带化的逐渐普及,一种新型小型基站5G基站应运而生。同时5G传输网络及业务已向分组化网络方向发展,对频率同步和时间同步提出新的要求。文章描述同步以太网SYNC-E (Synchronization Ethernet)在5G CU、5G DU和5G RU设备中的应用及其实现,详细地介绍同步以太网SYNC-E电路设计、以太网SYNC-E PHY接口设计、同步以太网SYNC-E程序设计以及如何验证测试同步以太网SYNC-E,并最终在5G设备中通过使用同步以太网达到全部5G网络设备频率同步,从而为实现数据通信的实时性、可靠性提供强有力的保证。

同步相量测量装置的以太网通信接口的设计

由同步电压测量装置、通信网络和监控中心组成的电网实时动态监控系统是电力系统研究和发展的方向,采用光纤以太网构建全网相角实时传输通道为信息的快速、时效的传输提供了保证;针对当前电力系统动态安全监控系统中相角测量装置(PMU)数据传输速率低、联网能力有限的现象,提出基于双DSP结构、具有网络接口的PMU硬件电路方案,给出了以太网接口的设计电路、网络协议栈的实现方法及程序流程,从而可实现在PMU广域测量数据基础上对电网的运行状态进行实时监测。