DE112020005639B4

DE112020005639B4 - Zuweisungsvorrichtung, lernvorrichtung, ableitungsvorrichtung, zuweisungsverfahren und zuweisungsprogramm

Info

Publication number: DE112020005639B4
Application number: DE112020005639.2T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Osagawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: TW202130155A; US20220276642A1; JP7038927B2; DE112020005639T5; WO2021152652A1; JPWO2021152652A1

Abstract

Zuweisungsvorrichtung (100), umfassend:eine Speichereinheit (110), in der gespeichert sind: eine Basis mit einem positiven Wert, eine Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen, die jeweils für jeden von der Vielzahl von Kommunikationstypen obere Grenzen von Intervallen, in denen zwei aufeinanderfolgende Kommunikationen ausgeführt werden, angeben, und einen Auswertungszyklus, der einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Kommunikationsplan, der einen Zeitraum angibt, in dem eine Kommunikation jedes der Vielzahl von Kommunikationstypen ausgeführt wird, angibt; undeine Zuweisungsabwägungseinheit (150), um zu jedem der Vielzahl von Kommunikationsintervallen jeweils einen als Potenz der Basis erhaltenen ersten Wert zu finden, wobei der erste Wert eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als ein zweiter Wert ist, der durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen dritten Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren, um eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren, als einmal in einem Zyklus, der durch jede der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist, festzulegen, und um den Kommunikationsplan durch Zuweisen einer einen Zyklus identifizierenden Zyklusnummer zu einem jeglichen einen Kommunikationstyp der Vielzahl von Kommunikationstypen zu bestimmen, wodurch ein Zuweisungsprozess ausgeführt wird.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuweisungsvorrichtung, ein Zuweisungsverfahren, eine Lernvorrichtung, eine Ableitungsvorrichtung und ein Zuweisungsprogramm.
Stand der Technik
In einem FA-Netzwerk (FA: Factory Automation, Werksautomation) ist es üblich, dass jeder von Echtzeitkommunikation und Nicht-Echtzeitkommunikation für zyklische Kommunikation Zeit zugewiesen wird. Hier ist es notwendig, eine Kommunikationszeitplanung so zu gestalten, dass die Echtzeitkommunikation in die zugewiesene Kommunikationszeit fällt. Die Kommunikationszeitplanung bestimmt, welcher Rahmen in welchen Kommunikationszyklus übertragen werden soll.
Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren des Ausführens der gleichen Echtzeitkommunikation in einem jeglichen Kommunikationszyklus auf Grundlage der vorgesehenen Kommunikationszeitplanung.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2007‐081628 A
Patentliteratur 2: WO 2011/062128 A1

Abriss der Erfindung
Technische Aufgabe
In dem Verfahren von Patentliteratur 1 führt, da die gleiche Echtzeitkommunikation in jedem Kommunikationszyklus ausgeführt wird, Echtzeitkommunikation mit einem erforderlichen Kommunikationsintervall, das mehr als doppelt so lang wie der Kommunikationszyklus ist, nicht erforderliche Kommunikation aus. Folglich besteht das Problem, dass sich ein Anteil von Nicht-Echtzeitkommunikation mehr als erforderlich reduziert.
Patentliteratur 2 offenbart ein Verfahren zum Ausgleichen einer Kommunikationslast, wobei eine Vielzahl von zu übertragenden Nachrichten in eine erste Hauptgruppe, in der der größte gemeinsame Nenner der Übertragungsperiode 10 ms beträgt, und eine zweite Hauptgruppe, in der der größte gemeinsame Nenner der Übertragungsperiode 100 ms beträgt, eingeteilt wird. Innerhalb jeder jeweiligen Hauptgruppe werden Untergruppen pro Übertragungsperiode erstellt, ein Übertragungsnetz wird pro Hauptgruppe nach vorgegebenen Bedingungen abgeleitet, das Übertragungsnetz, das der Anzahl der klassifizierten Untergruppen entspricht, wird pro Hauptgruppe bestimmt , eine zu übertragende Nachricht wird in einer vorgeschriebenen Reihenfolge der Reihe nach nach Untergruppen für deren Übertragungsnetz ausgewählt, die ausgewählte zu übertragende Nachricht wird dem Übertragungsnetz derselben zugeordnet und der Vorgang wird wiederholt, bis alle zu übertragenden Nachrichten, die über alle Untergruppen verteilt sind, zugewiesen sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Anteil von Echtzeitkommunikationszeit durch Konzipieren einer Kommunikationszeitplanung entsprechend einem erforderlichen Kommunikationsintervall zu reduzieren.
Technische Lösung
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Zuweisungsvorrichtung nach Anspruch 1, eine Lernvorrichtung nach Anspruch 9, eine Ableítungsvorrichtung nach Anspruch 10, ein Zuweisungsverfahren nach Anspruch 11 und ein Zuweisungsprogramm nach Anspruch 12.
Eine Zuweisungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine Speichereinheit, in der gespeichert sind: eine Basis mit einem positiven Wert, eine Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen, die jeweils für jeden von der Vielzahl von Kommunikationstypen obere Grenzen von Intervallen, in denen zwei aufeinanderfolgende Kommunikationen ausgeführt werden, angeben, und einen Auswertungszyklus, der einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Kommunikationsplan, der einen Zeitraum angibt, in dem eine Kommunikation jedes der Vielzahl von Kommunikationstypen ausgeführt wird, angibt; und
eine Zuweisungsabwägungseinheit, um einen durch arithmetische Operation mit der Basis erhaltenen Wert zu finden, wobei der Wert eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als ein Wert ist, der durch Dividieren jedes von der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen, um eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen, einmal in einem Zyklus, der durch jede von der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist, festzulegen, und um den Kommunikationsplan durch Zuweisen einer einen Zyklus identifizierenden Zyklusnummer zu einem jeglichen einen Kommunikationstyp der Vielzahl von Kommunikationstypen zu bestimmen, wodurch ein Zuweisungsprozess ausgeführt wird.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einer Zuweisungsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung findet eine Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen Wert, erhalten durch arithmetische Operation mit der Basis, wobei der Wert eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als ein Wert ist, der durch Dividieren jedes von einer Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 legt eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen fest, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen, und zwar einmal in einem Zyklus, der durch jede von der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 weist eine einen Zyklus identifizierende Zyklusnummer zu einem jeglichen einen Kommunikationstyp von der Vielzahl von Kommunikationstypen zu. Dann führt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen Zuweisungsprozess des Bestimmens eines Kommunikationsplanes, der einen Zeitraum angibt, in dem eine Kommunikation eines jeden der Vielzahl von Kommunikationstypen ausgeführt wird, aus.
Somit kann gemäß der Zuweisungsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung der Anteil von Echtzeitkommunikationszeit reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine grafische Darstellung, die zyklische Kommunikation veranschaulicht.
2 ist eine grafische Darstellung, die Kommunikationszeit für die Echtzeitkommunikation und Kommunikationszeit für die Nicht-Echtzeitkommunikation veranschaulicht.
3 ist eine grafische Darstellung, die konkret beschreibt, dass der Kommunikationszyklus durch X dividiert wird.
4 ist eine grafische Darstellung, die konkret beschreibt, dass der Kommunikationszyklus durch X dividiert wird.
5 ist eine grafische Darstellung, die konkret beschreibt, dass die Kommunikationsverhältniszahl sinkt.
6 ist eine grafische Darstellung der Struktur einer Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1.
7 ist eine grafische Darstellung der Hardwarestruktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
9 ist eine grafische Darstellung, die die Ergebnisse der Ausführung eines Verhältniszahlberechnungsprozesses gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
10 ist eine grafische Darstellung, die die Ergebnisse des Ausführens des Verhältniszahlberechnungsprozesses gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Zuweisungsabwägungsvorrichtung 150 gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
12 ist eine grafische Darstellung zur konkreten Beschreibung des Betriebs der Zuweisungsabwägungsvorrichtung 150 gemäß Ausführungsform 1.
13 ist eine grafische Darstellung der Hardwarestruktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß einem Modifikationsbeispiel von Ausführungsform 1.
14 ist eine grafische Darstellung der Struktur eines Zuweisungssystems 90 gemäß Ausführungsform 2.
15 ist eine grafische Darstellung der Struktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2.
16 ist eine grafische Darstellung der Hardwarestruktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2.
17 ist eine grafische Darstellung der Struktur einer Lernvorrichtung 200 gemäß Ausführungsform 2.
18 ist eine grafische Darstellung der Hardwarestruktur der Lernvorrichtung 200 gemäß Ausführungsform 2.
19 ist eine grafische Darstellung der Struktur der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell gemäß Ausführungsform 2.
20 ist eine grafische Darstellung der Hardwarestruktur der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell gemäß Ausführungsform 2.
21 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Lernvorrichtung 200 gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht.
22 ist eine grafische Darstellung der Struktur einer Ableitungsvorrichtung 300 gemäß Ausführungsform 2.
23 ist eine grafische Darstellung der Hardwarestruktur der Ableitungsvorrichtung 300 gemäß Ausführungsform 2.
24 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Ableitungsvorrichtung 300 gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1.
Vor der Beschreibung von Einzelheiten der vorliegenden Ausführungsform werden das Versprechen, ein allgemeiner Überblick usw. der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Es wird davon ausgegangen, dass sich „Kommunikation“ auf Echtzeitkommunikation bezieht, sofern nicht anders angegeben.
(Anforderungen des Kommunikationszyklus)
1 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel zyklischer Kommunikation veranschaulicht.
Der Betrieb einer Übertragungsquelle und eines Übertragungsziels in der zyklischen Kommunikation werden beschrieben. Die Übertragungsquelle erteilt eine Rahmenübertragungsanfrage auf Grundlage eines vorbestimmten Kommunikationsintervalls ((1) Übertragungsanfrage).
Die Übertragungsquelle startet die Rahmenübertragung nach einem Kommunikationszyklus unmittelbar nachdem (1) die Übertragungsanfrage startet ((2) Start des Kommunikationszyklus). Das Übertragungsziel schließt den Empfang aller übertragenen Rahmen ab ((3) Empfang abgeschlossen).
Hier ist, wenn die Übertragungsquelle und das Übertragungsziel normal arbeiten, garantiert, dass das Übertragungsziel den Empfang aller Rahmen innerhalb eines Kommunikationszyklus abschließt.
Die Übertragungsquelle und das Übertragungsziel können jegliche Kommunikationsvorrichtungen sein.
Der Kommunikationszyklus ist ein Zyklus von Kommunikation zwischen der Übertragungsquelle und dem Übertragungsziel, wobei der Zyklus zyklischer Kommunikation entspricht.
Das Kommunikationsintervall weist einen für jeden Kommunikationstypen, der einen Typ von Kommunikation angibt, definierten Wert auf, ist eine Obergrenze zweier aufeinanderfolgender Übertragungsanfrageintervalle und ist eine Obergrenze eines Intervalls zur Ausführung zweier aufeinanderfolgender Kommunikationen.
Es wird davon ausgegangen, dass eine Zeit von (1) einer Übertragungsanfrage bis zu (3) dem Empfang eine Ausbreitungszeit ist. Eine Zeit von (1) der Übertragungsanfrage bis zu (2) dem Start des Kommunikationszyklus ist gleich oder kleiner als ein Kommunikationszyklus, und eine Zeit von (2) dem Start des Kommunikationszyklus bis zu (3) dem Abschluss des Empfangs ist gleich oder kleiner als ein Kommunikationszyklus. Folglich ist die Ausbreitungszeit normalerweise gleich oder kleiner als zwei Kommunikationszyklen.
Darüber hinaus muss die Ausbreitungszeit kürzer als das Kommunikationsintervall sein. Wenn also der Kommunikationszyklus gleich oder kleiner als eine Hälfte des kürzesten Kommunikationsintervalls (Cyc_min) ist, sind damit die Kommunikationsintervalle aller Kommunikationsarten erfüllt.
Zu beachten ist, dass davon ausgegangen wird, dass die Zeit vom (2) Start des Kommunikationszyklus bis zum (3) abgeschlossenen Empfang in jedem Kommunikationszyklus gleich oder kürzer als Cyc_min/{2×X) ist. Hier ist X eine Ganzzahl gleich oder kleiner als 2 und hat einen bestimmten Wert.
(Verfahren der Zuweisung der Zyklusnummer)
2 veranschaulicht ein Beispiel von Kommunikationszeit für die Echtzeitkommunikation und Kommunikationszeit für die Nicht-Echtzeitkommunikation. Nachfolgend wird ein Zuweisungsverfahren der Zuweisung eines Kommunikationstyps zu einer Zyklusnummer unter Verwendung der Zeichnung beschrieben.
„Kommunikation A“ oder dergleichen repräsentiert einen Kommunikationstyp. Eine Kommunikationszeit ist eine für eine Kommunikation erforderliche Zeit und ist typischerweise eine Zeit vom (2) Start des Kommunikationszyklus bis zum (3) Abschluss des Empfangs. Die Kommunikationszeit kann sich auch auf eine für eine Kommunikation eines Kommunikationstyps erforderliche Zeit beziehen. Eine für alle Kommunikationen in einem Zyklus erforderliche Zeit kann auch als eine Summe von Kommunikationszeiten repräsentiert sein.
Die Zyklusnummer ist beispielsweise eine Zahl, die zur Identifizierung eines Zyklus geeignet ist, und ist typischerweise eine Zahl, die einem Kommunikationszyklus fortlaufend in einer solchen Weise zugewiesen wird, dass 1 einem Kommunikationszyklus zugewiesen wird und 2 einem Kommunikationszyklus nach dem Kommunikationszyklus, der der Zyklusnummer 1 entspricht, zugewiesen wird. Nachfolgend ist die Zuweisung einer Zyklusnummer zu einem Kommunikationstyp, das heißt, das Bestimmen eines Zyklus, in dem eine Kommunikation eines Kommunikationstyps eines Typs ausgeführt wird, als Nummernzuweisung repräsentiert.
In allen Kommunikationszyklen wird als eine Kommunikationszeit für die Echtzeitkommunikation eine Zeit für Echtzeitkommunikation in einem Kommunikationszyklus mit der längsten Kommunikationszeit für Echtzeitkommunikation zugewiesen. Als eine Kommunikationszeit für Nicht-Echtzeitkommunikation wird eine Zeit, die durch Subtraktion der Zeit für Echtzeitkommunikation von der Zeit eines Zyklus erhalten wird, zugewiesen. In jedem Zyklus wird eine Zeit, die als eine Zeit für Echtzeitkommunikation zugewiesen ist, als eine Echtzeitkommunikationszeit bezeichnet.
Wenn eine Vielzahl von Kommunikationen mit einer Kommunikationsfrequenz, die jeweils „einmal in N Zyklen“ angibt (nachfolgend Kommunikationsfrequenz N), Zyklusnummern zugewiesen werden, können die Kommunikationszeiten der jeweiligen Zyklen geglättet werden, wenn Kommunikationen aufeinanderfolgend von denen mit längerer Kommunikationszeit zu Kommunikationszyklen mit kürzerer Kommunikationszeit für die Echtzeitkommunikation zugewiesen werden. Dadurch kann ein Anteil der Belegung der Kommunikationszeit für die Echtzeitkommunikation verringert werden.
Kommunikationen von Kommunikationstypen mit unterschiedlichen Kommunikationsfrequenzen können sich in jedem Kommunikationszyklus überlappen, um eine Konzentration von Echtzeitkommunikation und, infolgedessen, eine Erhöhung der Kommunikationsverhältniszahl zu veranlassen. Um dies zu vermeiden, gibt es ein Verfahren zur Überprüfung von Kommunikation, die sich in einem Bereich eines M-Zyklus überlappt. Die Kommunikationsverhältniszahl ist ein Maximalwert einer Verhältniszahl einer Summe von Kommunikationszeiten für Echtzeitkommunikationen, die die Zeit eines Zyklus einnehmen, und ist eine Verhältniszahl von Belegung der Kommunikationszeit für die Echtzeitkommunikation in jedem Kommunikationszyklus. M ist ein kleinstes gemeinsames Vielfaches aller N entsprechend der Kommunikationsfrequenz. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass ein Bereich, in dem die Zuweisungsvorrichtung 100 Kommunikationsüberlappung prüft, ein Systemkommunikationszyklus ist. Die Kommunikationsfrequenz ist eine Frequenz des Ausführens von Kommunikation und ist für jeden Kommunikationstyp definiert.
Wenn dieses Verfahren angewendet wird, kann, wenn der Systemkommunikationszyklus vergrößert wird, der zu prüfende Zyklus enorm werden. Als Mittel dies zu lösen wird in der Beschreibung der Ausführungsform ein Verfahren der Bereitstellung einer Bedingung, gemäß der die Kommunikationsfrequenz N eine Potenz einer Basis X ist, beschrieben. Durch Bereitstellen dieser Bedingung entspricht der Systemkommunikationszyklus der Kommunikationsfrequenz eines Kommunikationstyps mit der niedrigsten Kommunikationsfrequenz. Somit kann die Zuweisungsvorrichtung 100 den Bereich der Überprüfung von Kommunikationsüberlappung reduzieren.
Wenn die Kommunikationsfrequenz eine Potenz der Basis X ist und ein einmal in X^i Zyklen auszuführender Kommunikationstyp einer Zyklusnummer ((X^i)×n+j) zugewiesen wird, um eine Kommunikation zuzuweisen, die einmal in X^(i-1) Zyklen auszuführen ist, um Überlappung mit der Zyklusnummer ((X^i)×n+j) zu vermeiden, muss die Kommunikation einer Zyklusnummer ((X^(i-1))×n+k) zugewiesen werden. Hier davon ausgegangen, dass n eine Ganzzahl gleich oder größer als 0 ist, i eine Ganzzahl gleich oder größer als 2 ist, j eine Ganzzahl und 1 ≤ j ≤ X^i ist, keine Ganzzahl und 1 ≤ k ≤ X^(i-1) ist, und der Rest der Division von k durch X^(i-1) und der Rest der Division von j durch X^(i-1) nicht übereinstimmen. Wenn nachfolgend Variablennamen identisch sind, sind die Bedingungen der Variablenwerte die gleichen, sofern nicht anders angegeben.
Das heißt, Kommunikationen, die nur einer Zyklusnummer zugewiesen sind ((X^i)×n+(X^(i-1))×l+j) (wobei I eine Ganzzahl gleich oder größer als 1 und kleiner als X ist), während Überlappung mit der Zyklusnummer ((X^i)×n+j) vermieden wird, sind auf Kommunikationen beschränkt, die einmal in X^i Zyklen oder häufiger auszuführen sind.
Somit ist es möglich, einen Vorgang des Zuweisens einer auszuführenden Kommunikation einmal in X^i Zyklen oder häufiger zum Zuweisungsverfahren hinzuzufügen, sodass nach dem Zuweisen einer Kommunikation mit einer langen Kommunikationszeit zu einem Kommunikationszyklus mit einer kurzen Echtzeit-Kommunikationszeit ((X^i)×n+j) eine Echtzeit-Kommunikationszeit der Zyklusnummer ((X^i)×n+(X^(i-1))×l+j) gleich oder kleiner als die Echtzeit-Kommunikationszeit des Kommunikationszyklus ((X^i)×n+j) ist. Zu beachten ist, dass das Verfahren des Zuweisens einer Kommunikation, die einmal in X^(i+1) Zyklen oder häufiger auszuführen ist, rekursiv ist.
(Kommunikationszyklus-Berechnungsverfahren)
Wenn eine Bedingung, dass die Kommunikationsfrequenz eine Potenz der Basis X (nachfolgend eine Potenzbedingung) bereitgestellt ist, ist ein Fall zu betrachten, in dem der Kommunikationszyklus von t auf t/X verkürzt ist.
Es wird angenommen, dass eine Kommunikationsverhältniszahl r_t ist, wenn der Kommunikationszyklus t ist, und eine Kommunikationsverhältniszahl r_t/x ist, wenn der Kommunikationszyklus t/X ist.
Wenn der Kommunikationszyklus auf t/X gekürzt ist, ist, wenn die jeder Zyklusnummer zugewiesenen Kommunikationen gleichermaßen durch X dividiert werden, r_t gleich r_t/x. r_t/x ist jedoch größer als r_t, sofern nicht Kommunikationen, die jeder Zyklusnummer zugewiesen sind, gleichermaßen durch X dividiert werden.
Ein gleiches Dividieren von Kommunikationen durch X bedeutet, dass Kommunikationen gleichermaßen durch X dividiert werden, wenn Kommunikationen in einem Kommunikationszyklus gleichermaßen durch X dividiert werden können und die gleichermaßen durch X dividierten Kommunikationen jeweils einem anderen Kommunikationszyklus zugewiesen werden.
3 und 4 sind grafische Darstellungen, die konkret beschreiben, dass der Kommunikationszyklus durch X dividiert wird. Zu beachten ist, dass X in diesen Zeichnungen 2 ist.
In einem in 3 veranschaulichten Beispiel ist der Kommunikationszyklus von 30 ms auf 15 ms gekürzt, und gleichzeitig werden Kommunikationen, die jeder Zyklusnummer zugewiesen werden, gleichermaßen durch zwei dividiert. Folglich ist die Kommunikationsverhältniszahl in jedem Kommunikationszyklus die gleiche.
In einem in 4 veranschaulichten Beispiel ist der Kommunikationszyklus von 30 ms auf 15 ms gekürzt, und gleichzeitig werden Kommunikationen, die jeder Zyklusnummer zugewiesen werden, nicht gleichermaßen in zwei geteilt. Folglich, als ein Ergebnis der Verkürzung des Kommunikationszyklus, erhöht sich die Kommunikationsverhältniszahl. Im vorliegenden Beispiel können Kommunikationen, die jeder Zyklusnummer zugewiesen werden, nicht gleichermaßen in zwei geteilt werden.
Wenn Kommunikationen nicht gleichermaßen durch X dividiert werden können, können Kommunikationen auch nicht gleichermaßen durch X^i geteilt werden. Folglich kann bei der Suche nach einem optimalen Kommunikationszyklus festgestellt werden, dass es ausreicht, einen Bereich von Kommunikationszyklen zu suchen, die gleich oder kleiner als t und gleich oder größer als t/X sind.
Es wird ein Fall betrachtet, in dem versucht wird, den Kommunikationszyklus zu kürzen. Wenn der Kommunikationszyklus gekürzt wird, erhöht sich im Grunde die Kommunikationsverhältniszahl. Unter Berücksichtigung derPotenzbedingung, verringert sich jedoch die Kommunikationsverhältniszahl zu der Zeit, wenn der Kommunikationszyklus einem Wert entspricht, der durch Dividieren eines Kommunikationsintervalls für eine Kommunikation durch die Potenz von X erhalten wird.
5 ist eine grafische Darstellung, die konkret beschreibt, dass die Kommunikationsverhältniszahl sinkt. Es ist zu beachten, dass X in der Zeichnung 2 ist.
Wenn in der Zeichnung der Kommunikationszyklus von 30 ms auf 25 ms verändert wird, erhöht sich die Kommunikationsverhältniszahl. Wenn jedoch der Kommunikationszyklus von 25 ms auf 20 ms verändert wird, verringert sich die Kommunikationsverhältniszahl.
Folglich nimmt die Zuweisungsvorrichtung 100 einen Wert, der erhalten wird durch Dividieren eines Kommunikationsintervalls jeder Kommunikation durch die Potenz der Basis, als einen Kommunikationszykluskandidaten und vergleicht Kommunikationsverhältniszahlen von Echtzeitkommunikation in den entsprechenden Kommunikationszyklen und kann dabei einen optimalen Kommunikationszyklus berechnen. Hier ist anzunehmen, dass die Zuweisungsvorrichtung 100 einen Kommunikationszyklus gleich oder kleiner als Cyc_min/2 nehmen muss. Folglich findet die Zuweisungsvorrichtung 100 einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Bereich gleich oder größer als Cyc_min/{2×X) und gleich oder kleiner als Cyc_min/2.
Nachfolgend wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
***Beschreibung der Struktur***
6 veranschaulicht ein Beispiel einer Struktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in der Zeichnung veranschaulicht, umfasst die Zuweisungsvorrichtung 100 eine Speichereinheit 110, eine Intervallextraktionseinheit 120, eine Zyklusberechnungseinheit 130, eine Zuweisungsabwägungseinheit 150 und eine Zyklusbestimmungseinheit 160.
Jede Einheit der Zuweisungsvorrichtung 100 veranlasst, dass das gefundene Ergebnis in der Speichereinheit 110 gespeichert wird, und liest benötigte Daten aus der Speichereinheit 110, sofern nicht anderweitig angegeben.
Vor dem Start des Betriebs der Zuweisungsvorrichtung 100 hat die Speichereinheit 110 eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen und eine Vielzahl von Kommunikationszeiten gespeichert, die jeweils einer Vielzahl von Kommunikationstypen entsprechen, die einer Nummernzuweisung zu unterziehen sind.
In der Speichereinheit 110 sind eine Basis, die Vielzahl von Kommunikationstypen, die Vielzahl von Kommunikationsintervallen und ein Auswertungszyklus gespeichert. Die Basis weist einen positiven Wert auf. Der Kommunikationstyp gibt einen Typ zyklischer Kommunikation an. Die Vielzahl von Kommunikationsintervallen geben für jeden der Vielzahl von Kommunikationstypen eine Obergrenze eines Intervalls an, in dem zwei aufeinanderfolgende Kommunikationen ausgeführt werden. Der Auswertungszyklus gibt einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Kommunikationsplan an. Das heißt, der Auswertungszyklus ist eine Zeit pro Zyklus im Kommunikationsplan. Der Kommunikationsplan gibt einen Zeitraum an, in dem eine Kommunikation jedes Kommunikationstyps ausgeführt wird.
In der Speichereinheit 110 kann eine Vielzahl von Auswertungszyklen gespeichert sein.
In der Speichereinheit 110 können eine Ganzzahl gleich oder größer als 2 als eine Basis und eine Vielzahl von Kommunikationszeiten, die jeweils eine für eine Kommunikation von jeder der Vielzahl von Kommunikationstypen erforderliche Zeit angeben, gespeichert sein.
In der Speichereinheit 110 kann eine Vielzahl von Auswertungszyklen gespeichert sein.
Die Zyklusberechnungseinheit 130 kann eine Basis als X und einen Mindestwert aus einer Vielzahl von Kommunikationsintervallen als Cyc_min nehmen. Die Zyklusberechnungseinheit 130 kann als einen Auswertungszyklus einen Wert berechnen, der erhalten wird durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch eine Potenz von X, wobei der Wert gleich oder größer als Cyc_min/(X×2) und gleich oder kleiner als Cyc_min/2 ist.
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 findet durch arithmetische Operation mit der Basis erhaltene Werte, wobei die Werte natürliche Zahlen gleich oder kleiner als ein Wert sind, der durch Dividieren jedes von einer Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 legt eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen fest, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen, und zwar einmal in dem Zyklus, der durch jede von der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist. Durch Zuweisen einer Zyklusnummer, die einen Zyklus identifiziert, zu jedem einen Kommunikationstyp von der Vielzahl von Kommunikationstypen bestimmt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen Kommunikationsplan. Das heißt, die Zuweisungsabwägungseinheit 150 führt einen Zuweisungsprozess aus.
Vor dem Ausführen eines Zuweisungsprozesses führt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen Vor-Zuweisungsprozess des Zuweisens einer Zyklusnummer zu einem Kommunikationstypen, in dem eine Kommunikationsfrequenz einmal in einem Zyklus ist, aus. Im Zuweisungsprozess kann die Zuweisungsabwägungseinheit 150 nur einen Kommunikationstypen entsprechend einer Kommunikationsfrequenz, bei der ein von der Kommunikationsfrequenz angegebener Zyklus gleich oder größer als 2 ist, verarbeiten.
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 kann für aufeinanderfolgende Zyklen aufeinanderfolgende Zyklusnummern festlegen. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 kann als eine Zyklusnummer einen Wert gleich oder größer als 1 beziehungsweise gleich oder kleiner als ein Maximalwert aller Zyklen, die durch die Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben sind, nehmen, und alle die Zyklen, die mit den Zyklusnummern festgelegt wurden, als Zielzyklen nehmen.
Im Zuweisungsprozess kann die Zuweisungsabwägungseinheit 150 als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen einen Maximalwert von Werten finden, die jeweils eine Potenz der Basis sind und gleich oder kleiner als ein Wert sind, der durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch ein Doppeltes des Auswertungszyklus erhalten wird. Aus den Kommunikationstypen, die dem Maximalwert der Vielzahl von Kommunikationszeiten entsprechen, kann die Zuweisungsabwägungseinheit 150 als eine Zielkommunikation einen Kommunikationstyp mit einer maximalen Kommunikationsfrequenz extrahieren, die dem Kommunikationstypen entspricht. In einem Bereich, den aus den Zyklen mit der Zyklusnummer C×n+j j und n annehmen können, kann die Zuweisungsabwägungseinheit 150 als D_j eine Kommunikationszeit eines Zyklus mit der längsten Kommunikationszeit extrahieren. Hier wird davon ausgegangen, dass ein durch eine Kommunikationsfrequenz, die einer Zielkommunikation entspricht, angegebener Zyklus C ist, j eine Ganzzahl und 1 ≤ j ≤ C ist, und n eine Ganzzahl gleich oder größer als 0 ist. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 kann als j_min j nehmen, das dem Minimalwert von D_j in einem Bereich entspricht, den j annehmen kann, und kann als eine Zuweisung-Ziel-Kommunikation, einen Kommunikationstyp ohne zugewiesene Zyklusnummer nehmen. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 kann zu der Zuweisung-Ziel-Kommunikation als eine Zyklusnummer C×n+j_min zuweisen.
Nach dem Ausführen des Zuweisungsprozesses kann die Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen Nach-Zuweisungsprozess ausführen. Im Nach-Zuweisungsprozess kann die Zuweisungsabwägungseinheit 150 als einen ausgewählten Typ jeden Kommunikationstyp mit einem Zyklus nehmen, der gleich oder größer als X^i ist und dem keine Zyklusnummer zugewiesen ist, und kann zu dem ausgewählten Typ als eine Zyklusnummer (X^i)×n+X^(i-1)+j_min zuweisen. Hier davon ausgegangen, dass n eine Ganzzahl gleich oder größer als 0 ist, i eine Ganzzahl gleich oder größer als 2 ist, C X^i ist, keine Ganzzahl und 1 ≤ k ≤ X^(i-1) ist, und der Rest der Division von k durch X^(i-1) und der Rest der Division von j durch X^(i-1) nicht übereinstimmen.
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 kann im Nach-Zuweisungsprozess dem ausgewählten Typ eine Zyklusnummer zuweisen, sodass die Gesamtsumme der Kommunikationszeiten einen Maximalwert einer Gesamtsumme von Kommunikationszeiten von Zyklen mit einer Zyklusnummer von (X^i)×n+j_min in einem Bereich, den n annehmen kann, nicht überschreitet.
Wenn die Zielzyklen aus einer Vielzahl von Zyklen konfiguriert sind, kann die Zyklusbestimmungseinheit 160 als eine Vielzahl von vorläufigen Kommunikationsverhältniszahlen ein Verhältnis einer Summe von Kommunikationszeiten finden, die eine Zeit eines Zyklus jedes Zyklus belegen, wodurch jeder der Zielzyklen für jeden von der Vielzahl von Auswertungszyklen, basierend auf den Zyklusnummern, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsarten zugewiesen sind, konfiguriert wird. Die Zyklusbestimmungseinheit 160 findet als eine Vielzahl von Kommunikationsverhältniszahlen Maximalwerte von der Vielzahl von vorläufigen Kommunikationsverhältniszahlen für jeden von der Vielzahl von Auswertungszyklen. Die Zyklusbestimmungseinheit 160 kann einen Auswertungszyklus entsprechend einem Minimalwert von der Vielzahl von Kommunikationsverhältniszahlen als einen Kommunikationszyklus des Kommunikationsplanes nehmen.
7 veranschaulicht ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Die Zuweisungsvorrichtung 100 ist aus einem allgemeinen Computer 10 konfiguriert. Die Zuweisungsvorrichtung 100 kann aus einer Vielzahl von Computern 10 konfiguriert sein.
Ein Prozessor 11 ist eine Verarbeitungsvorrichtung, die ein Zuweisungsprogramm, ein OS (Operating System, Betriebssystem) 19 usw. ausführt. Die Verarbeitungsvorrichtung kann auch als ein IC (Integrated Circuit, integrierter Schaltkreis) bezeichnet werden. Als konkretes Beispiel ist der Prozessor 11 ist eine CPU (Central Processing Unit, zentrale Verarbeitungseinheit), ein DSP (digitaler Signalprozessor) oder eine GPU (Graphics Processing Unit, Grafikverarbeitungseinheit).
Der Prozessor 11 ist mit einem Speicher 12 über einen Datenbus 14 verbunden, führt beispielsweise eine temporäre Speicherung von Daten, die für arithmetische Operation benötigt werden, aus, und liest und führt ein im Speicher 12 gespeichertes Programm aus.
Während der Computer 10 der Zeichnung nur einen Prozessor 11 umfasst, kann der Computer 10 eine Vielzahl von Prozessoren umfassen, die den Prozessor 11 ersetzt. Die Vielzahl dieser Prozessoren teilen sich die Rolle der Programmausführung usw.
Der Speicher 12 ist eine Speichervorrichtung, die zeitweilig Daten speichert, das Ergebnis der arithmetischen Operation des Prozessors 11 verwahren kann und als ein Hauptspeicher funktioniert, der als ein Arbeitsbereich des Prozessors 11 zu nutzen ist. Der Speicher 12 kann ein Programm speichern, das jeder Einheit der Zuweisungsvorrichtung 100 entspricht. Die im Speicher 12 gespeicherten Programme werden für den Prozessor 11 entwickelt.
Als ein konkretes Beispiel ist der Speicher 12 ein RAM (Random Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) wie beispielsweise ein SRAM (Static Random Access Memory, statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff) oder ein DRAM (Dynamic Random Access Memory, dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff).
Mindestens eine Teil der Speichereinheit 110 kann aus einer Zusatzspeichervorrichtung 13 konfiguriert sein.
In der Zusatzspeichervorrichtung 13 sind ein Zuweisungsprogramm, verschiedene vom Prozessor 11 auszuführende Programme, zum Zeitpunkt der Ausführung jedes Programms zu verwendende Daten, das OS 19 usw. gespeichert. Die Speichereinheit 110 ist aus der Zusatzspeichervorrichtung 13 konfiguriert.
Als ein konkretes Beispiel ist die Zusatzspeichervorrichtung 13 eine HDD (Hard Disk Drive, Festplatte) oder ein SSD (Solid State Drive, Festkörperspeicher). Die Zusatzspeichervorrichtung 13 kann auch ein transportables Speichermedium sein, beispielsweise eine Speicherkarte, eine SD-Speicherkarte (Secure Digital, eingetragene Marke), ein NAND-Flash oder eine DVD (Digital Versatile Disk, digitale vielseitige Scheibe).
Das OS 19 wird vom Prozessor 11 aus der Zusatzspeichervorrichtung 13 geladen, im Speicher 12 entwickelt und auf dem Prozessor 11 ausgeführt. Das OS 19 kann mit dem Prozessor 11 kompatibel sein.
Das OS 19 und das Zuweisungsprogramm können im Speicher 12 gespeichert sein.
Das Zuweisungsprogramm kann als ein Programmprodukt bereitgestellt sein.
***Funktionsbeschreibung***
Der Betriebsablauf der Zuweisungsvorrichtung 100 entspricht dem Zuweisungsverfahren. Darüber hinaus entspricht ein Programm zum Implementieren des Betriebs der Zuweisungsvorrichtung 100 dem Zuweisungsprogramm.
8 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Radarvorrichtung 100 veranschaulicht.
(Schritt S1: Intervallextraktionsprozess)
Die Intervallextraktionseinheit 120 prüft Kommunikationsintervalle aller in der Speichereinheit 110 gespeicherten Kommunikationstypen und extrahiert Cyc_min.
(Schritt S2: Zyklusberechnungsprozess)
Die Zyklusberechnungseinheit 130 berechnet für jeden Kommunikationstyp unter Verwendung von Cyc_min, des in der Speichereinheit 110 gespeicherten Kommunikationsintervalls und X einen Auswertungszyklus. Der Auswertungszyklus ist ein Kommunikationszykluskandidat im Kommunikationsplan. Der Auswertungszyklus weist einen Wert auf, der erhalten wird durch Dividieren des Kommunikationsintervalls eines Kommunikationstyps durch eine Potenz von X, wobei der Wert gleich oder größer als Cyc_min/{2×X) und gleich oder kleiner als Cyc_min/2 ist. Der Kommunikationsplan gibt Zeiträume an, in denen die Kommunikationen der Vielzahl von Kommunikationstypen jeweils ausgeführt werden. Die Zyklusberechnungseinheit 130 veranlasst das Speichern des berechneten Auswertungszyklus in der Speichereinheit 110.
Zu beachten ist, dass ein Wert von X festgelegt wird, bevor der Prozess in diesem Schritt startet. Der Wert von X kann durch ein beliebiges Schema festgelegt werden.
(Schritt S3: Zuweisungsabwägungsprozess)
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 führt für jeden von allen Auswertungszyklen die Berechnung einer Kommunikationsfrequenz und eine Nummernzuweisung aus. Einzelheiten des Prozesses in diesem Schritt werden nachfolgend näher beschrieben.
(Schritt S4: Zyklusbestimmungsprozess)
Die Zyklusbestimmungseinheit 160 berechnet eine allen Auswertungszyklen entsprechenden Kommunikationsverhältniszahl unter Verwendung der Kommunikationszeit, des Auswertungszyklus und des Ergebnisses der Nummernzuweisung im Schritt S3. Die Zyklusbestimmungseinheit 160 nimmt einen Auswertungszyklus, der der niedrigsten Kommunikationsverhältniszahl entspricht, als einen optimalen Kommunikationszyklus.
Die Zuweisungsvorrichtung 100 kann den Kommunikationszyklus und die Nummernzuweisung für jeden Kommunikationstypen an eine andere Vorrichtung oder dergleichen als Kommunikationszeitplaninformationen zur Reduzierung der Kommunikationsverhältniszahl ausgeben.
9 und 10 sind grafische Darstellungen, die ein konkretes Beispiel der Ergebnisse des Ausführens des Prozesses in diesem Schritt veranschaulichen. Im vorliegenden Beispiel ist X 2, der Kommunikationszyklus beträgt 15 ms und der Systemkommunikationszyklus beträgt 120 ms. In einer Tabelle von 9 gibt die Zuweisungsfolge die Reihenfolge an, in der im Schritt S3 Zyklusnummern zugewiesen werden, und die Zyklusnummer gibt die Ergebnisse des Ausführens von Nummernzuweisung für jeden Kommunikationstyp an.
Diese Zeichnungen repräsentieren Kommunikationen in einem Bereich eines Systemkommunikationszyklus.
11 veranschaulicht ein Beispiel des Betriebs der Zuweisungsabwägungseinheit 150, das ein Ablaufdiagramm veranschaulicht, welches ein Beispiel des Betriebs bei Schritt S3 veranschaulicht.
(Schritt S31: Frequenzberechnungsprozess)
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 wählt einen Auswertungszyklus aus, findet einen Maximalwert von Werten, die jeweils eine Potenz von X sind und gleich oder kleiner als ein Wert sind, der durch Dividieren des Kommunikationsintervalls durch ein Doppeltes des ausgewählten Auswertungszyklus (2×Cyc_ref) erhalten wird, und legt eine Kommunikationsfrequenz fest, die einmal in Zyklen des gefundenen Maximalwerts liegt. Cyc_ref repräsentiert den Auswertungszyklus.
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 findet eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils einer Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen. Die Vielzahl von Auswertungsfrequenzen weisen Werte auf, die erhalten wurden durch arithmetische Operation an der Basis, wobei die Werte natürliche Zahlen gleich oder kleiner als ein Wert sind, der durch Dividieren jedes von einer Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus erhalten wird. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 legt die Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen fest, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationsintervallen entsprechen, und zwar einmal in den Zyklen, die durch jede von der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben sind.
(Schritt S32: Vor-Zuweisungsprozess)
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 weist eine Kommunikation zu, in der die Kommunikationsfrequenz jeder Zyklus für alle Zyklusnummern ist.
(Schritt S33: Extraktionsprozess)
Aus den Kommunikationstypen ohne zugewiesene Zyklusnummer und mit maximaler Kommunikationszeit extrahiert die Zuweisungsabwägungseinheit 150 eine Kommunikation mit der maximalen Kommunikationsfrequenz. Die Kommunikation mit der maximalen Kommunikationsfrequenz wird am häufigsten kommuniziert.
Nachfolgend, in der Beschreibung dieses Ablaufdiagramms, wird davon ausgegangen, dass die Kommunikationsfrequenz des in diesem Schritt extrahierten Kommunikationstyps X^i ist.
(Schritt S34: Zuweisungsprozess)
Für alle Werte, die j unter den Kommunikationszeiten mit der Zyklusnummer ((X^i)×n+j) annehmen kann, extrahiert die Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen mit der längsten Kommunikationszeit und nimmt diesen als eine Kommunikationszeit D_j. Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 legt j entsprechend dem Minimum D_j als j_min fest und weist den im Schritt S33 extrahierten Kommunikationstyp einer Zyklusnummer ((X^i)×n+j_min) zu.
Wenn eine Vielzahl von j mit dem Minimum D_j vorhanden sind, legt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 einen beliebigen Wert als j_min fest.
(Schritt S35: Nach-Zuweisungsprozess)
Unter den Kommunikationstypen, die einmal in einem Zyklus gleich oder größer als X^i kommuniziert werden, wählt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 als eine ausgewählte Kommunikation einen Kommunikationstyp ohne zugewiesene Zyklusnummer und mit der maximalen Zykluszeit aus. Unter den Zyklusnummern ((X^i)×n+X^(i-1)×l+j_min, in denen eine Summe der Kommunikationszeit der Zyklusnummer ((X^i)×n+X^(i-1)xl+j_min) und der Kommunikationszeit der ausgewählten Kommunikation eine maximale Kommunikationszeit der Zyklusnummer ((X^i)×n+j_min) nicht überschreitet, weist die Zuweisungsabwägungseinheit 150 die ausgewählte Kommunikation der Zyklusnummer ((X^i)×n+X^(i-1)×l+j_min) mit der maximalen Kommunikationszeit zu.
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 führt den Prozess in diesem Schritt rekursiv aus. Wenn zuzuweisende Zyklusnummern zur Neige gehen, fährt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 mit Schritt S36 fort.
Die Zuweisungsabwägungseinheit 150 kann als eine ausgewählte Kommunikation jeden Kommunikationstypen auswählen, sofern dieser ein Kommunikationstyp ist, der einmal in einem Zyklus gleich oder größer als X^i kommuniziert wurde.
12 ist eine grafische Darstellung zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozesses der Zuweisung der ausgewählten Kommunikation zu einer Zyklusnummer durch die Zuweisungsabwägungseinheit 150. Unter Bezugnahme auf diese Zeichnung wird dieser Prozess konkret beschrieben. Eine Kommunikation F ist eine ausgewählte Kommunikation. In der Beschreibung des vorliegenden Beispiels ist eine maximale Kommunikationszeit der Zyklusnummer ((X^i)×n+j_min) als eine maximale Zuweisungszeit bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel ist die maximale Zuweisungszeit eine Summe der Kommunikationszeit einer Kommunikation D und der Kommunikationszeit einer Kommunikation E.
Eine Summe der Kommunikationszeit einer Kommunikation A und der Kommunikationszeit der Kommunikation F überschreitet die maximale Zuweisungszeit. Eine Summe der Kommunikationszeit einer Kommunikation B und der Kommunikationszeit der Kommunikation F überschreitet die maximale Zuweisungszeit nicht. Eine Summe der Kommunikationszeit einer Kommunikation C und der Kommunikationszeit der Kommunikation F überschreitet die maximale Zuweisungszeit nicht. Darüber hinaus ist die Kommunikationszeit der Kommunikation B länger als die Kommunikationszeit der Kommunikation C.
Folglich weist die Zuweisungsabwägungseinheit 150 die Kommunikation F einer Zyklusnummer ((X^i)×n+X^(i-1)×3+j_min) entsprechend der Kommunikation B zu.
(Schritt S36: Zuweisungsprüfprozess)
Wenn die Zuweisung für alle Kommunikationstypen ausgeführt wurde, fährt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 mit Schritt S37 fort.
Anderenfalls fährt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 mit Schritt S33 fort.
(Schritt S37: Auswertungszyklus-Prüfprozess)
Wenn alle Auswertungszyklen ausgewählt wurden, beendet die Zuweisungsabwägungseinheit 150 den Prozess in diesem Ablaufdiagramm. Anderenfalls fährt die Zuweisungsabwägungseinheit 150 mit Schritt S31 fort.
***Beschreibung der Wirkungen der Ausführungsform 1***
Wie oben beschrieben, weist die Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zyklusnummer auf Grundlage der Kommunikationsfrequenz zu, um ein Band zu nutzen. Somit kann die Zuweisungsvorrichtung 100 die Kommunikationszeiten mit den entsprechenden Kommunikationsfrequenzen glätten und kann den Kommunikationsanteil der Echtzeitkommunikation reduzieren. Darüberhinaus kann die Zuweisungsvorrichtung 100 durch Beschränkung der Kommunikationsfrequenz N auf eine Potenz einer Basis X und Vergleichen von lediglich den Kommunikationszyklen mit einem sinkenden Anteil von Echtzeitkommunikationszeit die Zuweisung von Zyklusnummern und die Berechnung eine optimalen Kommunikationszyklus vereinfachen.
***Andere Strukturen***
<Modifikationsbeispiel 1>
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, in dem jede Funktionskomponente durch Software implementiert ist. Als Modifikationsbeispiel kann jedoch jede Funktionskomponente durch Hardware implementiert sein.
13 veranschaulicht ein Beispiel einer Struktur des vorliegenden Modifikationsbeispiels. Wenn jede Funktionskomponente durch Hardware implementiert ist, wie in der Zeichnung veranschaulicht, umfasst die Zuweisungsvorrichtung 100 eine elektronische Schaltung 16 anstelle des Prozessors 11. Alternativ, jedoch nicht veranschaulicht, umfasst die Zuweisungsvorrichtung 100 anstelle des Prozessors 11, des Speichers 12 und der Zusatzspeichervorrichtung 13 die elektronische Schaltung 16. Die elektronische Schaltung 16 ist eine dedizierte elektronische Schaltung, die die Funktion jeder Funktionskomponente (und des Speichers 12 und der Zusatzspeichervorrichtung 13) implementiert. Eine elektronische Schaltung kann als eine Verarbeitungsschaltung bezeichnet werden.
Die elektronische Schaltung 16 wird als eine einzelne Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, ein Logik-IC, ein GA (Gate Array), eine ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) angenommen.
Jede der Funktionskomponenten kann durch die einzelne elektronische Schaltung 16 implementiert sein, oder jede der Funktionskomponenten kann dadurch implementiert sein, dass sie in eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen 16 verteilt ist.
Alternativ kann ein Teil der Funktionskomponenten durch Hardware implementiert sein und jede von den übrigen Funktionskomponenten kann durch Software implementiert sein.
Der vorstehend beschriebene Prozessor 11, der Speicher 12, die Zusatzspeichervorrichtung 13 und die elektronische Schaltung 16 werden zusammenfassend als „Verarbeitungsschaltung“ bezeichnet. Das heißt, die Funktion jeder funktionalen Komponente ist durch die Verarbeitungsschaltung implementiert.
Ausführungsform 2.
Nachfolgend werden Punkte, die sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unterscheiden, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
14 veranschaulicht ein Beispiel einer Struktur eines Zuweisungssystems 90 gemäß Ausführungsform 2. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, umfasst das Zuweisungssystem 90 eine Zuweisungsvorrichtung 100, eine Lernvorrichtung 200, eine Ableitungsvorrichtung 300 und eine Speichereinheit 400 für das gelernte Modell.
<Lernphase>
Nachfolgend wird die Lernphase beschrieben. Die Lernphase ist ein von der Lernvorrichtung 200 auszuführender Prozess.
***Beschreibung der Struktur***
15 veranschaulicht ein Beispiel einer Struktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Zuweisungsvorrichtung 100 umfasst, wie in der Zeichnung veranschaulicht, eine Kommunikationseinheit 170.
Die Kommunikationseinheit 170 kann mit der Lernvorrichtung 200 und der Ableitungsvorrichtung 300 kommunizieren.
16 veranschaulicht ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Zuweisungsvorrichtung 100 umfasst, wie in der Zeichnung veranschaulicht, eine Kommunikations-IF (Interface, Schnittstelle) 15.
Die Kommunikationseinheit 170 ist aus dem Prozessor 11, dem Speicher 12 und der Kommunikations-IF 15 konfiguriert.
Die Kommunikations-IF 15 ist eine Schnittstelle, über die der Computer 10 Datenkommunikation mit einer anderen Vorrichtung ausführen kann, und, als ein konkretes Beispiel, ein Ethernet- (eingetragene Marke) oder USB-Anschluss (Universal Serial Bus). Eine Vielzahl von Kommunikations-IFs 15 kann vorhanden sein.
17 veranschaulicht ein Beispiel der Struktur der Lernvorrichtung 200, die eine Maschinenlernvorrichtung ist, in Bezug auf die Zuweisungsvorrichtung 100. Die Lernvorrichtung 200 umfasst, wie in der Zeichnung veranschaulicht, eine Datenerfassungseinheit 210 und eine Modellgenerierungseinheit 220.
Die Datenerfassungseinheit 210 erfasst Lerndaten 402 von der Zuweisungsvorrichtung 100. Die Lerndaten 402 sind Daten zur Verwendung durch die Lernvorrichtung 200 beim Lernen. Es wird davon ausgegangen, dass in den Lerndaten 402 ein Kommunikationsplan, eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen und eine Vielzahl von Kommunikationszeiten enthalten sind, sofern nicht anders angegeben. Der Kommunikationsplan umfasst einen Kommunikationszyklus und Informationen zur Zeitplanung für die Ausführung von Kommunikation jedes Kommunikationstyps.
Als die Lerndaten 402 kann die Datenerfassungseinheit 210 eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen und eine Vielzahl von Kommunikationszeiten, gespeichert in der Speichereinheit 110 der Zuweisungsvorrichtung 100, und Kommunikationsplänen entsprechend der Vielzahl von Kommunikationsintervallen und der Vielzahl von Kommunikationszeiten erfassen.
Die Modellgenerierungseinheit 220 lernt, auf Grundlage der Lerndaten 402, den Kommunikationsplan in einem Zustand seiner Eingabe. Das heißt, die Modellgenerierungseinheit 220 generiert ein gelerntes Modell 401 zum Ableiten des Kommunikationsplans in einem Zustand seiner Eingabe aus dem Kommunikationsintervall und der Kommunikationszeit der Zuweisungsvorrichtung 100. Der Zustand der Eingabe umfasst Informationen zum Zustand aus den eingegebenen Informationen.
Durch Verwendung der Lerndaten 402 kann die Modellgenerierungseinheit 220 das gelernte Modell 401 zum Ableiten des Kommunikationsplans auf Grundlage einer Vielzahl von Kommunikationsintervallen und einer Vielzahl von Kommunikationszeiten generieren.
Als einen Lernalgorithmus kann die Modellgenerierungseinheit 220 einen bekannten Algorithmus wie überwachtes Lernen, nicht überwachtes Lernen, halb überwachtes Lernen oder bestärkendes Lernen verwenden.
Beispielhaft wird ein Fall beschrieben, in dem die Lernvorrichtung 200 bestärkendes Lernen nutzt. Im bestärkenden Lernen beobachtet ein Agent (Aktionssubjekt) in einer Umgebung einen aktuellen Zustand (Umgebungsparameter), um eine zu unternehmende Aktion zu bestimmen. Mit der Aktion des Agenten verändert sich die Umgebung dynamisch. Der Agent erhält eine Belohnung entsprechend der Veränderung der Umgebung. Der Agent wiederholt dies, um eine Aktionspolitik zu lernen, in der Belohnungen hauptsächlich über eine Serie von Handlungen erworben werden können. Hier repräsentieren die Handlungen eigentliche aktuelle Aktionen. Die Aktionspolitik repräsentiert eine Weise des Denkens (Modell) durch die Lernvorrichtung 200, um eine Aktion in einer Umgebung zu bestimmen (Eingabe). Als typische Methoden des bestärkenden Lernens sind Q-Lernen und TD-Lernen bekannt.
Beispielsweise ist im Q-Lernen eine allgemeine Aktualisierungsformel einer Aktionswertfunktion Q(s, a) durch [Formel 1] repräsentiert. $Q (s_{t}, a_{t}) \leftarrow Q (s_{t}, a_{t}) + α (r_{t + 1} + γ max_{a} Q (s_{t}, a_{t}) - Q (s_{t}, a_{t}))$
t repräsentiert die Zeit. s_t repräsentiert einen Umgebungsstatus zur Zeit t. Der Umgebungsstatus ist aus einem Kommunikationsintervall und einer Kommunikationszeit ausgebildet. Der Umgebungsstatus kann aus einem Kommunikationsplan ausgebildet sein. a_t repräsentiert eine Aktion des Agenten zur Zeit t. Wenn der Agent die Aktion a_t ausführt, verändert sich der Zustand von s_t zu s_t+1. r_t+1 repräsentiert eine Belohnung, die vergeben wird, wenn sich der Zustand von s_t zu s_t+1 verändert. γ (0 < γ ≤ 1) ist ein Diskontierungsfaktor, α (0 < α ≤ 1) repräsentiert einen Lernkoeffizienten. Die Aktion a_t entspricht einer Veränderung des Kommunikationsplans. Der Zustand s_t entspricht dem Kommunikationsintervall und der Kommunikationszeit. Die Lernvorrichtung 200 entspricht dem Agenten. Die Lernvorrichtung 200 lernt eine optimale Aktion a_t im Zustand s_t zur Zeit t.
In der durch [Formel 1] repräsentierten Aktualisierungsformel wird der Aktionswert Q erhöht, wenn der Aktionswert Q der Aktion a mit dem höchsten Aktionswert Q zu einer Zeit t+1 größer als der Aktionswert Q der zur Zeit t ausgeführten Aktion ist, und in einem umgekehrten Fall verringert sich der Aktionswert Q. Mit anderen Worten, die Lernvorrichtung 200 aktualisiert die Aktionswertfunktion Q(s_t, a_t), so dass sich der Aktionswert Q der Aktion a zur Zeit t einem optimalen Aktionswert zur Zeit t+1 annähert. Auf diese Weise breitet sich der optimale Aktionswert in einer Umgebung sequentiell zu Aktionswerten in vorherigen Umgebungen aus. Der Aktionswert Q weist einen Wert der Aktionswertfunktion auf.
Beim Generieren des gelernten Modells 401 durch bestärkendes Lernen umfasst die Modellgenerierungseinheit 220 eine Belohnungsberechnungseinheit 221 und eine Funktionsaktualisierungseinheit 222.
Die Belohnungsberechnungseinheit 221 berechnet eine Belohnung auf Grundlage der Lerndaten 402. Die Belohnungsberechnungseinheit 221 berechnet eine Belohnung r auf Grundlage des Anteils der Echtzeitkommunikationszeit. Beispielsweise erhöht die Belohnungsberechnungseinheit 221 die Belohnung r für die Aktion a (vergibt beispielsweise eine Belohnung von „1“), wenn sich der Anteil von Echtzeitkommunikation bei Ausführung der Aktion a verringert, und verringert die Belohnung r für die Aktion a (vergibt beispielsweise eine Belohnung von „-1“), wenn sich der Anteil von Echtzeitkommunikation bei Ausführung der Aktion a erhöht.
Durch Verfolgen der durch die Belohnungsberechnungseinheit 221 berechneten Belohnung aktualisiert die Funktionsaktualisierungseinheit 222 die Funktion für das Bestimmen eines Kommunikationsplans im Zustand der Eingabe und gibt das gelernte Modell 401 an die Speichereinheit 400 für das gelernte Modell aus. Wenn die Lernvorrichtung 200 beispielsweise Q-Lernen nutzt, wird die Aktionswertfunktion Q(s_t, a_t), repräsentiert durch [Formel 1], als eine Funktion zum Berechnen eines Kommunikationsplans im Zustand der Eingabe genutzt.
Das Lernen, wie oben beschrieben, wird wiederholt ausgeführt. In der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell ist die Aktionswertfunktion Q(s_t, a_t), aktualisiert durch die Funktionsaktualisierungseinheit 222, das heißt, das gelernte Modell 401, gespeichert.
18 veranschaulicht ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Lernvorrichtung 200. Die Lernvorrichtung 200 ist aus einem Computer 20 konfiguriert. Der Computer 20 ist äquivalent zum Computer 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Computer 20 umfasst einen Prozessor 21, einen Speicher 22, eine Zusatzspeichervorrichtung 23, einen Datenbus 24 und eine Kommunikations-IF 25. Der Computer 20 ist äquivalent zum Computer 10.
Zu beachten ist, dass der Computer 20 eine elektronische Schaltung 26 umfassen kann. Die elektronische Schaltung 26 ist äquivalent zur elektronischen Schaltung 16.
19 veranschaulicht ein Beispiel der Struktur der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell. Die Speichereinheit 400 für das gelernte Modell umfasst, wie in der Zeichnung veranschaulicht, eine Speichereinheit 410 und eine Kommunikationseinheit 420.
Die Speichereinheit 410 kann das gelernte Modell 401 speichern.
Die Kommunikationseinheit 420 kann mit der Lernvorrichtung 200 und der Ableitungsvorrichtung 300 kommunizieren.
20 veranschaulicht ein Beispiel der Hardwarestruktur der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell. Die Speichereinheit 400 ist aus einer externen Speichervorrichtung 40 konfiguriert. Die externe Speichervorrichtung 40 umfasst, wie in der Zeichnung veranschaulicht, eine Speichervorrichtung 41, eine Kommunikations-IF 42 und einen Datenbus 43. Die Speichereinheit 410 ist aus der Speichervorrichtung 41 konfiguriert. Die Kommunikationseinheit 420 ist aus der Kommunikations-IF 42 konfiguriert.
Die Speichervorrichtung 41 ist äquivalent zur Zusatzspeichervorrichtung 13.
Die Kommunikations-IF 42 ist äquivalent zur Kommunikations-IF 15.
***Funktionsbeschreibung***
Der Betriebsablauf der Lernvorrichtung 200 entspricht einem Lernverfahren. Darüber hinaus entspricht ein Programm zum Implementieren der Funktion der Lernvorrichtung 200 einem Lernprogramm.
Ein Prozess der Lernvorrichtung 200, Lernen unter Anwendung von Q-Lernen, wird unter Verwendung von 21 beschrieben. 21 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Ablaufs des Lernprozesses der Lernvorrichtung 200 veranschaulicht. Der Lernprozess wird unter Verwendung der Zeichnung beschrieben.
(Schritt S201: Datenerfassungsprozess)
Die Datenerfassungseinheit 210 erfasst die Lerndaten 402 von der Zuweisungsvorrichtung 100. Die Lerndaten 402 können Daten sein, die einem Ausführungsprotokoll der Zuweisungsvorrichtung 100 entsprechen.
Auch wenn die Lernvorrichtung 200 das Lernen aller einzelnen Informationen, die in den zuvor von der Datenerfassungseinheit 210 erfassten Lerndaten 402 enthalten sind, nicht abgeschlossen hat, kann die Lernvorrichtung 200 mit dem nächsten Schritt fortfahren, ohne die Lerndaten 402 zu erfassen.
(Schritt S202: Bestimmungsprozess Erhöhen / Verringern)
Die Modellgenerierungseinheit 220 berechnet auf Grundlage der Lerndaten 402 eine Belohnung. Konkret erfasst die Belohnungsberechnungseinheit 221 die Lerndaten 402 und bestimmt, ob die Belohnung auf Grundlage des vorab definierten Anteils der Echtzeitkommunikation erhöht oder verringert wird.
Die Belohnungsberechnungseinheit 221 fährt mit dem Schritt S203 fort, wenn sich der Anteil der Echtzeitkommunikationszeit verringert. Die Belohnungsberechnungseinheit 221 fährt mit Schritt S204 fort, wenn sich der Anteil der Echtzeitkommunikationszeit erhöht.
(Schritt S203: Prozess der Erhöhung der Belohnung)
Die Belohnungsberechnungseinheit 221 erhöht die Belohnung.
(Schritt S204: Prozess der Verringerung der Belohnung)
Die Belohnungsberechnungseinheit 221 verringert die Belohnung.
(Schritt S205: Funktionsaktualisierungsprozess)
Die Funktionsaktualisierungseinheit 222 aktualisiert die Aktionswertfunktion Q(s_t, a_t), repräsentiert durch [Formel 1], die in der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell gespeichert ist, auf Grundlage der durch die Belohnungsberechnungseinheit 221 berechneten Belohnung.
(Schritt S206: Bestimmungsprozess beenden)
Die Lernvorrichtung 200 beendet den Prozess im Ablaufdiagramm, wenn die in den Lerndaten 402 enthaltenen Informationen vollständig gelernt wurden. Anderenfalls fährt die Lernvorrichtung 200 mit Schritt S201 fort.
Die Lernvorrichtung 200 führt wiederholt die Prozesse bei Schritt S201 bis Schritt S205 aus. Die Lernvorrichtung 200 speichert die generierte Aktionswertfunktion Q(s_t, a_t) als das gelernte Modell 401.
Zu beachten ist, dass die Lernvorrichtung 200 die Speichereinheit 400 für das gelernte Modell umfassen kann.
<Nutzungsphase>
Nachfolgend wird eine Nutzungsphase beschrieben. Die Nutzungsphase ist ein von der Zuweisungsvorrichtung 100 und der Ableitungsvorrichtung 300 auszuführender Prozess.
***Beschreibung der Struktur***
22 veranschaulicht ein Beispiel der Struktur der Ableitungsvorrichtung 300, die eine Ableitungsvorrichtung ist, in Bezug auf die Zuweisungsvorrichtung 100. Die Ableitungsvorrichtung 300 umfasst, wie in der Zeichnung veranschaulicht, eine Datenerfassungseinheit 310 und eine Ableitungseinheit 320.
Die Datenerfassungseinheit 310 erfasst Ableitungsdaten 403 von der Zuweisungsvorrichtung 100. Die Ableitungsdaten 403 umfassen ein Kommunikationsintervall und eine Kommunikationszeit, sofern nicht anderweitig spezifiziert.
Die Datenerfassungseinheit 310 erfasst eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen und eine Vielzahl von Kommunikationszeiten, die in der Speichereinheit 110 der Zuweisungsvorrichtung 100 gespeichert sind, als die Ableitungsdaten 403.
Die Ableitungseinheit 320 leitet einen Kommunikationsplan im Zustand der Eingabe unter Verwendung des gelernten Modells 401 ab. Das heißt, durch Eingeben der Kommunikationsintervalle und der Kommunikationszeiten, die von der Datenerfassungseinheit 310 erfasst wurden, in das gelernte Modell 401 kann die Ableitungseinheit 320 einen Kommunikationsplan in einem Zustand der Eingabe, geeignet für die Kommunikationsintervalle und die Kommunikationszeiten, ableiten.
In der Ableitungseinheit 320 kann das gelernte Modell 401 zum Ableiten eines Kommunikationsplans, der einen Zeitraum für das Ausführen jeder Kommunikation von der Vielzahl von Kommunikationstypen angibt, die die Typen zyklischer Kommunikation angeben, gespeichert sein. Die Ableitungseinheit 320 kann einen Kommunikationsplan, der den abgeleiteten Daten 403 entspricht, unter Verwendung des gelernten Modells 401 ableiten.
Zu beachten ist, das die Ableitungsvorrichtung 300 das gelernte Modell 401 von einer anderen Lernvorrichtung 200 erfassen kann und einen Kommunikationsplan in einem Zustand der Eingabe auf Grundlage dieses gelernten Modells 401 ausgeben kann.
23 veranschaulicht ein Beispiel einer Hardwarestruktur der Ableitungseinheit 320. Die Ableitungseinheit 320 ist aus einem Computer 30 ausgebildet, wie in der Zeichnung veranschaulicht. Der Computer 30 umfasst einen Prozessor 31, einen Speicher 32, eine Zusatzspeichervorrichtung 33, einen Datenbus 34 und eine Kommunikations-IF 35. Der Computer 30 ist äquivalent zum Computer 10.
Zu beachten ist, dass der Computer 30 eine elektronische Schaltung 36 umfassen kann. Die elektronische Schaltung 36 ist äquivalent zur elektronischen Schaltung 16.
***Funktionsbeschreibung***
Der Betriebsablauf der Ableitungsvorrichtung 300 entspricht einem Ableitungsverfahren. Darüber hinaus entspricht ein Programm zum Implementieren des Betriebs der Ableitungsvorrichtung 300 einem Ableitungsprogramm.
24 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Ableitungsvorrichtung 300 veranschaulicht. Unter Verwendung der Zeichnung wird der Betrieb der Ableitungsvorrichtung 300 beschrieben.
(Schritt S301: Datenerfassungsprozess)
Die Datenerfassungseinheit 310 erfasst die Ableitungsdaten 403 von der Zuweisungsvorrichtung 100.
(Schritt S302: Ableitungsprozess)
Die Ableitungseinheit 320 gibt die Ableitungsdaten 403 in das in der Speichereinheit 400 für das gelernte Modell gespeicherte gelernte Modell 401 ein und erfasst einen Kommunikationsplan in einem Zustand der Eingabe. Die Ableitungseinheit 320 gibt den erfassten Kommunikationsplan im Zustand der Eingabe in die Zuweisungsvorrichtung 100 aus.
(Schritt S303: Prozess der Festlegung des Kommunikationsplans)
Die Zuweisungsvorrichtung 100 legt einen Kommunikationsplan unter Verwendung des ausgegebenen Kommunikationsplans im Zustand der Eingabe fest.
Wenn der Prozess bei diesem Schritt ist, kann die Zuweisungsvorrichtung 100 den Anteil der Echtzeitkommunikationszeit reduzieren.
Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform zwar der Fall beschrieben wird, in dem bestärkendes Lernen auf den Lernalgorithmus zur Verwendung durch die Lernvorrichtung 200 angewendet wird, der Lernalgorithmus zur Verwendung durch die Lernvorrichtung 200 aber nicht darauf begrenzt ist. Außer dem bestärkenden Lernen kann die Lernvorrichtung 200 einen Lernalgorithmus wie überwachtes Lernen, nicht überwachtes Lernen oder halb überwachtes Lernen verwenden.
Darüber hinaus kann die Modellgenerierungseinheit 220 als einen Lernalgorithmus tiefes Lernen verwenden, wodurch das Extrahieren eines Merkmalswertes selbst gelernt wird. Die Modellgenerierungseinheit 220 kann Maschinenlernen durch Umsetzung eines anderen bekannten Verfahrens wie beispielsweise eines neuronalen Netzwerks, genetischer Programmierung, Funktionslogikprogrammierung oder Support Vector Machine ausführen.
Zu beachten ist, dass die Lernvorrichtung 200 und die Ableitungsvorrichtung 300 von der Zuweisungsvorrichtung 100 getrennte Vorrichtungen sein können. Beispielsweise können die Lernvorrichtung 200 und die Ableitungsvorrichtung 300 über ein Netzwerk mit der Zuweisungsvorrichtung 100 verbunden sein. Zudem können die Lernvorrichtung und die Ableitungsvorrichtung in der Zuweisungsvorrichtung 100 enthalten sein.
Ferner können die Lernvorrichtung 200 und die Ableitungsvorrichtung 300 auf einem Cloud-Server präsent sein.
Darüber hinaus kann die Modellgenerierungseinheit 220 einen Kommunikationsplan im Zustand der Eingabe unter Verwendung der von einer Vielzahl von Zuweisungsvorrichtungen 100 erfassten Lerndaten 402 lernen. Zu beachten ist, dass die Modellgenerierungseinheit 220 die Lerndaten 402 von einer Vielzahl von Zuweisungsvorrichtungen 100 zur Verwendung in dem gleichen Bereich erfassen kann. Die Modellgenerierungseinheit 220 kann einen Kommunikationsplan im Zustand der Eingabe unter Verwendung der von einer Vielzahl von Zuweisungsvorrichtungen 100, die unabhängig in verschiedenen Bereichen arbeiten, erfassten Lerndaten 402 lernen. Zudem ist es möglich, die Zuweisungsvorrichtung 100, die die Lerndaten 402 sammelt, in der Mitte des Prozesses zum Ziel hinzuzufügen oder die Zuweisungsvorrichtung 100 in der Mitte des Prozesses vom Ziel zu entfernen. Ferner kann die Lernvorrichtung 200, die den Kommunikationsplan im Zustand der Eingabe in Bezug auf eine Zuweisungsvorrichtung 100 gelernt hat, auf eine andere Zuweisungsvorrichtung 100 angewendet werden, die sich von dieser unterscheidet, und ein Kommunikationsplan im Zustand der Eingabe in Bezug auf die andere Zuweisungsvorrichtung 100 kann zur Aktualisierung neu gelernt werden.
***Beschreibung der Wirkungen der Ausführungsform 2***
Wie oben beschrieben, kann die Zuweisungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen durch die Ableitungsvorrichtung 300 abgeleiteten Kommunikationsplan verwenden.
*** Andere Ausführungsformen***
Es ist möglich, die oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen frei zu kombinieren, jegliche Komponente jeder Ausführungsform zu modifizieren und jegliche Komponente jeder Ausführungsform wegzulassen.
Auch sind Ausführungsformen nicht auf die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen beschränkt und können bei Bedarf unterschiedlich geändert werden.
Bezugszeichenliste
10: Computer; 11: Prozessor; 12: Speicher; 13: Zusatzspeichervorrichtung; 14: Datenbus; 15: Kommunikations-IF; 16: elektronische Schaltung; 19: OS; 20: Computer; 21: Prozessor; 22: Speicher; 23: Zusatzspeichervorrichtung; 24: Datenbus; 25: Kommunikations-IF; 26: elektronische Schaltung; 29: OS; 30: Computer; 31: Prozessor; 32: Speicher; 33: Zusatzspeichervorrichtung; 34: Datenbus; 35: Kommunikations-IF; 36: elektronische Schaltung; 39: OS; 40: externe Speichervorrichtung; 41: Speichervorrichtung; 42: Kommunikations-IF; 43: Datenbus; 90: Zuweisungssystem; 100: Zuweisungsvorrichtung; 110: Speichereinheit; 120: Intervallextraktionseinheit; 130: Zyklusberechnungseinheit; 150: Zuweisungsabwägungseinheit; 160: Zyklusbestimmungseinheit; 170: Kommunikationseinheit; 200: Lernvorrichtung; 210: Datenerfassungseinheit; 220: Modellgenerierungseinheit; 221: Belohnungsberechnungseinheit; 222: Funktionsaktualisierungseinheit; 300: Ableitungsvorrichtung; 310: Datenerfassungseinheit; 320: Ableitungseinheit; 400: Speichereinheit für das gelernte Modell; 401: gelerntes Modell; 402: Lerndaten; 403: Ableitungsdaten; 410: Speichereinheit; 420: Kommunikationseinheit

Claims

Zuweisungsvorrichtung (100), umfassend: eine Speichereinheit (110), in der gespeichert sind: eine Basis mit einem positiven Wert, eine Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen, die jeweils für jeden von der Vielzahl von Kommunikationstypen obere Grenzen von Intervallen, in denen zwei aufeinanderfolgende Kommunikationen ausgeführt werden, angeben, und einen Auswertungszyklus, der einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Kommunikationsplan, der einen Zeitraum angibt, in dem eine Kommunikation jedes der Vielzahl von Kommunikationstypen ausgeführt wird, angibt; und eine Zuweisungsabwägungseinheit (150), um zu jedem der Vielzahl von Kommunikationsintervallen jeweils einen als Potenz der Basis erhaltenen ersten Wert zu finden, wobei der erste Wert eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als ein zweiter Wert ist, der durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen dritten Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren, um eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren, als einmal in einem Zyklus, der durch jede der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist, festzulegen, und um den Kommunikationsplan durch Zuweisen einer einen Zyklus identifizierenden Zyklusnummer zu einem jeglichen einen Kommunikationstyp der Vielzahl von Kommunikationstypen zu bestimmen, wodurch ein Zuweisungsprozess ausgeführt wird.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Zuweisungsabwägungseinheit (150) einen Vor-Zuweisungsprozess des Zuweisens einer Zyklusnummer zu einem Kommunikationstypen, in dem eine Kommunikationsfrequenz einmal in einem Zyklus ist, ausführt, bevor sie den Zuweisungsprozess ausführt, und im Zuweisungsprozess nur den Kommunikationstypen entsprechend einer Kommunikationsfrequenz, bei der ein von der Kommunikationsfrequenz angegebener Zyklus gleich oder größer als 2 ist, verarbeitet.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Speichereinheit (110) eine Vielzahl der Auswertungszyklen gespeichert sind, und die Zuweisungsvorrichtung (100) eine Zyklusberechnungseinheit (130) umfasst, die die Basis als X nimmt, einen Mindestwert von der Vielzahl von Kommunikationsintervallen als Cyc_min nimmt, und, als den Auswertungszyklus, einen Wert berechnet, der erhalten wird durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch eine Potenz von X, wobei der Wert gleich oder größer als Cyc_min/(X×2) und gleich oder kleiner als Cyc_min/2 ist.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zuweisungsabwägungseinheit (150) aufeinanderfolgenden Zyklen aufeinanderfolgende Zyklusnummern zuweist, als die Zyklusnummer einen Wert gleich oder größer als 1 beziehungsweise gleich oder kleiner als ein Maximalwert aller Zyklen, die durch die Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben sind, verwendet, und alle die Zyklen, die mit den Zyklusnummern festgelegt wurden, als Zielzyklen nimmt.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei in der Speichereinheit (110) eine Ganzzahl gleich oder größer als 2 als die Basis und eine Vielzahl von Kommunikationszeiten, die jeweils eine für eine Kommunikation von jeder der Vielzahl von Kommunikationstypen erforderliche Zeit angeben, gespeichert sind, und im Zuweisungsprozess die Zuweisungsabwägungseinheit (150) einen Maximalwert von Werten, die jeweils eine Potenz der Basis und gleich oder kleiner als ein Wert, der erhalten wird durch Dividieren jeder der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch ein Doppeltes des Auswertungszyklus, als die Vielzahl von Auswertungsfrequenzen findet; unter den Kommunikationstypen, die einem Maximalwert der Vielzahl von Kommunikationszeiten entsprechen, einen Kommunikationstyp mit einer maximalen Kommunikationsfrequenz entsprechend dem Kommunikationstyp als eine Zielkommunikation extrahiert; annimmt, dass ein Zyklus, angegeben durch die Kommunikationsfrequenz entsprechend der Zielkommunikation C ist, wobei j eine Ganzzahl und 1 ≤ j ≤ C ist, und n eine Ganzzahl gleich oder größer als 0 ist; in einem Bereich, den j und n annehmen können, aus den Zyklen mit einer Zyklusnummer C×n+j als D_j eine Kommunikationszeit eines Zyklus mit der längsten Kommunikationszeit extrahiert; als j_min j entsprechend einem Mindestwert von D_j in einem Bereich, den j annehmen kann, nimmt; als eine Zuweisung-Ziel-Kommunikation einen Kommunikationstypen ohne zugewiesene Zyklusnummer nimmt; und der Zuweisung-Ziel-Kommunikation C×n+j_min als eine Zyklusnummer zuweist.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei in der Speichereinheit (110) eine Vielzahl der Auswertungszyklen gespeichert sind, und die Zuweisungsvorrichtung (100) eine Zyklusbestimmungseinheit (160) umfasst, um, wenn der Zielzyklus aus einer Vielzahl von Zyklen konfiguriert ist, als eine Vielzahl von vorläufigen Kommunikationsverhältniszahlen eine Verhältniszahl einer Gesamtzahl von Kommunikationszeiten, die eine Zeit eines Zyklus von jedem Zyklus, der jeden der Zielzyklen konfiguriert, für jeden von der Vielzahl von Auswertungszyklen, basierend auf den Zyklusnummern, die jeweils der Vielzahl von Kommunikationstypen zugewiesen wurden, zu finden; als eine Vielzahl von Kommunikationsverhältniszahlen einen Maximalwert der Vielzahl vorläufiger Kommunikationsverhältniszahlen für jeden der Vielzahl von Auswertungszyklen zu finden; und einen Auswertungszyklus entsprechend einem Mindestwert der Vielzahl von Kommunikationsverhältniszahlen als einen Kommunikationszyklus des Kommunikationsplanes zu nehmen.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei dann, wenn n eine Ganzzahl gleich oder größer als 0 ist, i eine Ganzzahl gleich oder größer als 2, C X^i ist, k eine Ganzzahl und 1 ≤ k ≤ X^(i-1) ist, und ein Rest der Division von k durch X^(i-1) und ein Rest der Division von j durch X^(i-1) nicht übereinstimmen, die Zuweisungsabwägungseinheit (150) nach der Ausführung des Zuweisungsprozesses einen Nach-Zuweisungsprozess des Nehmens, als einen ausgewählten Typen, eines jeglichen Kommunikationstyps mit einem Zyklus gleich oder größer als X^i und ohne zugeordnete Zyklusnummer, und des Zuweisens, als eine Zyklusnummer, von (X^i)×n+X^(i-1)+j_min zu dem ausgewählten Typ ausführt.
Zuweisungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Zuweisungsabwägungseinheit (150) im Nach-Zuweisungsprozess zu dem ausgewählten Typen eine Zyklusnummer zuweist, sodass die Gesamtsumme der Kommunikationszeiten einen Maximalwert einer Gesamtsumme von Kommunikationszeiten von Zyklen mit einer Zyklusnummer von (X^i)×n+j_min in einem Bereich, den n annehmen kann, nicht überschreitet.
Lernvorrichtung (200), umfassend: eine Datenerfassungseinheit (210) zum Erfassen, als Lerndaten, der Vielzahl von Kommunikationsintervallen und der Vielzahl von Kommunikationszeiten, die in der Speichereinheit (110) der Zuweisungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 gespeichert sind, und eines Kommunikationsplans, der den Zeitraum angibt, in dem die Kommunikation von jedem von der Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, ausgeführt wird, wobei der Kommunikationsplan der Vielzahl von Kommunikationsintervallen und der Vielzahl von Kommunikationszeiten entspricht; und eine Modellgenerierungseinheit (220) zum Generieren, unter Verwendung der Lerndaten, eines gelernten Modells zum Ableiten eines Kommunikationsplans auf Grundlage der Vielzahl von Kommunikationsintervallen und der Vielzahl von Kommunikationszeiten.
Ableitungsvorrichtung (300), umfassend: eine Datenerfassungseinheit (310) zum Erfassen, als Ableitungsdaten, der Vielzahl von Kommunikationsintervallen und der Vielzahl von Kommunikationszeiten, die in der Speichereinheit (110) der Zuweisungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 gespeichert sind; und eine Ableitungseinheit (320), in der ein gelerntes Modell zum Ableiten eines Kommunikationsplans, der den Zeitraum angibt, in dem die Kommunikation von jedem der Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, ausgeführt wird, gespeichert ist, wobei die Ableitungseinheit (320) einen den Ableitungsdaten entsprechenden Ableitungsplan unter Anwendung des gelernten Modells ableitet.
Zuweisungsverfahren, wobei in einer Speichereinheit (110) gespeichert sind: eine Basis mit einem positiven Wert, eine Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen, die jeweils für jeden der Vielzahl von Kommunikationstypen obere Grenzen von Intervallen, in denen zwei aufeinanderfolgende Kommunikationen ausgeführt werden, angeben, und ein Auswertungszyklus, der einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Kommunikationsplan, der einen Zeitraum angibt, in dem eine Kommunikation jedes der Vielzahl von Kommunikationstypen ausgeführt wird, angibt; und eine Zuweisungsabwägungseinheit (150) zu jedem der Vielzahl von Kommunikationsintervallen jeweils einen als Potenz der Basis erhaltenen ersten Wert findet, wobei der erste Wert eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als ein zweiter Wert ist, der durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen dritten Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus, erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren; eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen festlegt, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren, als einmal in einem Zyklus, der durch jede der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist; und den Kommunikationsplan bestimmt durch Zuweisen einer einen Zyklus identifizierenden Zyklusnummer zu einem jeglichen Kommunikationstyp der Vielzahl von Kommunikationstypen, wodurch ein Zuweisungsprozess ausgeführt wird.
Zuweisungsprogramm, das einen Computer, in dem eine Basis mit einem positiven Wert, veranlasst, eine Vielzahl von Kommunikationstypen, die Typen zyklischer Kommunikationen angeben, eine Vielzahl von Kommunikationsintervallen, die jeweils für jeden der Vielzahl von Kommunikationstypen obere Grenzen von Intervallen, in denen zwei aufeinanderfolgende Kommunikationen ausgeführt werden, angeben, und einen Auswertungszyklus, der einen Kommunikationszykluskandidaten in einem Kommunikationsplan angibt, der einen Zeitraum angibt, in dem eine Kommunikation jedes der Vielzahl von Kommunikationstypen ausgeführt wird, gespeichert sind, zu jedem der Vielzahl von Kommunikationsintervallen jeweils einen als Potenz der Basis erhaltenen ersten Wert zu finden, wobei der erste Wert eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als ein zweiter Wert ist, der durch Dividieren jedes der Vielzahl von Kommunikationsintervallen durch einen dritten Wert gleich oder größer als der Auswertungszyklus, erhalten wird, als eine Vielzahl von Auswertungsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren; eine Vielzahl von Kommunikationsfrequenzen, die jeweils mit der Vielzahl von Kommunikationsintervallen korrespondieren, festzulegen als einmal in einem Zyklus, der durch jede der Vielzahl von Auswertungsfrequenzen angegeben ist; und um den Kommunikationsplan durch Zuweisen einer einen Zyklus identifizierenden Zyklusnummer zu einem jeglichen einen Kommunikationstyp der Vielzahl von Kommunikationstypen festzulegen, wodurch ein Zuweisungsprozess ausgeführt wird.