工业控制系统运行资源的分配方法及系统、介质、终端

本技术涉及信息物理生产系统，特别是涉及一种工业控制系统运行资源的分配方法及系统、介质、终端。

背景技术：

1、确定性是工业控制系统最基本的要求，通常表现为严格的输入/输出时间约束。也就是说，当系统接收到来自环境或预定义指令操作的输入时，它应该在要求的响应时间内产生输出。在传统的生产系统中，由于控制任务、计算任务和网络配置是独立优化的，它对响应时间的确定性要求是通过手动设置固定的控制节奏来获得的。然而，随着加工技术和产品的动态变化，以及由于大型甚至超大模型进入应用领域导致的海量计算量，导致运行资源分配难度增加，使得信息物理生产系统(cpps)中生产逻辑和命令执行时间难以预设，进而导致传统的基于设定节奏的方法难以满足系统的确定性需求。因此，继续一种工业控制系统运行资源的分配方法，以改善上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种工业控制系统运行资源的分配方法及系统、介质、终端，主要目的在于随着加工技术和产品的动态变化，以及由于大型甚至超大模型进入应用领域导致的海量计算量，导致运行资源分配难度增加，使得信息物理生产系统中生产逻辑和命令执行时间难以预设，进而导致传统的基于设定节奏的方法难以满足系统的确定性需求的问题。

2、依据本技术一个方面，提供了一种工业控制系统运行资源的分配方法，包括：

3、对目标工业控制系统所包含的各个任务进行分解，得到各个所述任务的集成任务模型，所述集成任务模型为用于表征各个所述任务的数学关系；

4、基于各个所述任务的资源参数模型将各个所述任务与已绑定的平台进行解耦，得到各个所述任务解耦后的资源可分配性结果，所述资源参数模型为用于表征任务响应时间与网络资源、计算资源、控制参数之间耦合关系的数学模型；

5、基于各个所述集成任务模型以及各个所述资源可分配性结果对所述目标工业控制系统的网络资源、计算资源、控制参数进行分配，得到所述工业控制系统的运行资源分配结果。

6、优选的，所述集成任务模型是根据各个所述任务的任务类别，以任务响应时间为连接关系构建的，所述任务类别包括计算型任务以及控制型任务。

7、优选的，所述基于各个所述任务的资源参数模型将各个所述任务与已绑定的平台进行解耦，得到各个所述任务解耦后的资源可分配性结果，具体包括：

8、基于各个所述任务的任务响应时间与对应的网络资源、计算资源、控制参数之间的耦合关系，建立对应的资源参数模型；

9、基于各个所述资源参数模型将各个所述任务与已绑定的平台进行解耦，得到所述任务解耦后的资源可分配性结果。

10、优选的，所述基于各个所述资源参数模型将所述任务与已绑定的平台进行解耦，具体包括：

11、基于所述任务集成模型以及所述资源参数模型，根据异构平台的资源全量化方法估算所述任务的任务计算时间开销；

12、基于异构时隙划分方法确定所述任务在不同资源供给下的传输时延参数；

13、根据资源可分配性结果与任务计算时间开销以及传输时延参数之间的映射关系，查找与所述任务计算时间开销以及所述传输时延参数相匹配的资源可分配性结果，并确定为所述任务解耦后的资源可分配性结果，所述映射关系用于表征不同任务计算时间开销以及传输时延参数与资源可分配性结果之间的对应关系。

14、优选的，所述基于各个所述集成任务模型以及各个所述任务解耦后的资源可分配性结果对所述目标工业控制系统的网络资源、计算资源、控制参数进行分配，得到所述工业控制系统的运行资源分配结果，具体包括：

15、基于服务曲线以及到达曲线确定各个所述任务在超过系统性能安全边界时的运行资源分配结果；

16、若所述运行资源分配结果不满足所述任务的运行资源条件，则进行多维资源转换处理，以增加分配到所述任务的运行资源，生成增加后的运行资源分配结果；

17、若所述增加后的运行资源分配结果再次不满足所述任务的运行资源条件，则进行关键级别切换处理，以再次增加分配到所述任务的运行资源，生成二次增加后的运行资源分配结果。

18、优选的，所述若所述增加后的运行资源分配结果仍再次不满足所述任务的运行资源条件，则进行关键级别切换处理，以再次增加分配到所述任务的运行资源，生成二次增加后的运行资源分配结果之后，所述方法还包括：

19、若所述二次增加后的运行资源分配结果再次不满足所述任务的运行资源条件，则更新各个临界级别对应的截止期限，以更新所述任务的运行资源条件。

20、优选的，所述基于服务曲线以及到达曲线确定各个所述任务在超过系统性能安全边界时的运行资源分配结果之前，所述方法还包括：

21、根据所述目标工业控制系统在不同利用率下的系统性能参数以及各个所述任务的任务参数，确定所述目标工业控制系统在不同负荷下的资源利用率，划分出多级系统性能安全边界，以基于多级所述系统性能安全边界对所述目标工业控制系统的网络资源、计算资源、控制参数进行分配。

22、依据本技术另一个方面，提供了一种工业控制系统运行资源的分配系统，包括：

23、分解模块，用于对目标工业控制系统所包含的各个任务进行分解，得到各个所述任务的集成任务模型，所述集成任务模型为用于表征各个所述任务的数学关系；

24、解耦模块，用于基于各个所述任务的资源参数模型将各个所述任务与已绑定的平台进行解耦，得到各个所述任务解耦后的资源可分配性结果，所述资源参数模型为用于表征任务响应时间与网络资源、计算资源、控制参数之间耦合关系的数学模型；

25、分配模块，用于基于各个所述集成任务模型以及各个所述资源可分配性结果对所述目标工业控制系统的网络资源、计算资源、控制参数进行分配，得到所述工业控制系统的运行资源分配结果。

26、优选的，所述所述集成任务模型是根据各个所述任务的任务类别，以任务响应时间为连接关系构建的，所述任务类别包括计算型任务以及控制型任务。

27、优选的，所述解耦模块，具体包括：

28、建立单元，用于基于各个所述任务的任务响应时间与对应的网络资源、计算资源、控制参数之间的耦合关系，建立对应的资源参数模型；

29、解耦单元，用于基于各个所述资源参数模型将各个所述任务与已绑定的平台进行解耦，得到所述任务解耦后的资源可分配性结果。

30、优选的，所述解耦单元，具体用于：

31、基于所述任务集成模型以及所述资源参数模型，根据异构平台的资源全量化方法估算所述任务的任务计算时间开销；

32、基于异构时隙划分方法确定所述任务在不同资源供给下的传输时延参数；

33、根据资源可分配性结果与任务计算时间开销以及传输时延参数之间的映射关系，查找与所述任务计算时间开销以及所述传输时延参数相匹配的资源可分配性结果，并确定为所述任务解耦后的资源可分配性结果，所述映射关系用于表征不同任务计算时间开销以及传输时延参数与资源可分配性结果之间的对应关系。

34、优选的，所述分配模块，具体用于：

35、基于服务曲线以及到达曲线确定各个所述任务在超过系统性能安全边界时的运行资源分配结果；

36、若所述运行资源分配结果不满足所述任务的运行资源条件，则进行多维资源转换处理，以增加分配到所述任务的运行资源，生成增加后的运行资源分配结果；

37、若所述增加后的运行资源分配结果再次不满足所述任务的运行资源条件，则进行关键级别切换处理，以再次增加分配到所述任务的运行资源，生成二次增加后的运行资源分配结果。

38、优选的，所述分配模块，还用于：

39、若所述二次增加后的运行资源分配结果再次不满足所述任务的运行资源条件，则更新各个临界级别对应的截止期限，以更新所述任务的运行资源条件。

40、优选的，所述分配模块之前，所述系统还包括：

41、划分模块，用于根据所述目标工业控制系统在不同利用率下的系统性能参数以及各个所述任务的任务参数，确定所述目标工业控制系统在不同负荷下的资源利用率，划分出多级系统性能安全边界，以基于多级所述系统性能安全边界对所述目标工业控制系统的网络资源、计算资源、控制参数进行分配。

42、根据本技术的又一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述工业控制系统运行资源的分配方法对应的操作。

43、根据本技术的再一方面，提供了一种终端，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

44、所述存储器用于存放至少一条可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行上述工业控制系统运行资源的分配方法对应的操作。

45、借由上述技术方案，本技术实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

46、本技术提供了一种工业控制系统运行资源的分配方法及系统、介质、终端，首先对目标工业控制系统所包含的各个任务进行分解，得到各个所述任务的集成任务模型，所述集成任务模型为用于表征各个所述任务的数学关系；其次基于各个所述任务的资源参数模型将各个所述任务与已绑定的平台进行解耦，得到各个所述任务解耦后的资源可分配性结果，所述资源参数模型为用于表征任务响应时间与网络资源、计算资源、控制参数之间耦合关系的数学模型；最后基于各个所述集成任务模型以及各个所述资源可分配性结果对所述目标工业控制系统的网络资源、计算资源、控制参数进行分配，得到所述工业控制系统的运行资源分配结果。与现有技术相比，本技术实施例通过构建各个任务的集成任务模型，再基于对应的资源参数模型对跨平台运行任务与已绑定的平台进行解耦，最后基于各个集成任务模型以及对应的任务解耦后的资源可分配性结果进行运行资源分配，得到工业控制系统的运行资源分配结果，满足系统的确定性需求的同时优化了运行资源分配结果。

47、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。