基于动态优先级策略的最优软非周期任务调度算法

周期任务与非周期任务的混合调度是实时调度研究的一个重要方向 通过定义“调度”和“逆调度” ,对实时周期任务集在使用EDF算法调度时的可挪用时间进行分析 ,求出了周期任务集在使用EDF调度时的最大可挪用时间 在此基础上 ,提出用于缩短非周期任务响应时间和周转时间的调度算法———ISA(idlestealingalgorithm) ISA算法充分使用最大可挪用时间 ,在保证周期任务满足最后期限的同时能取得非周期任务的最优响应时间和周转时间 证明了ISA算法的最优性 ,并使用仿真实验进行了性能验证     

MVB周期信息的实时调度

多功能车辆总线MVB网络对周期信息的通信提出了很高的实时要求,其通信的实时调度主要由MVB总线管理设备利用实时调度表来完成。在分析一般现场总线周期信息实时调度的基础上,结合MVB周期信息的通信特点,提出了采用同步RM调度算法来建立MVB实时调度表的原理与方法;并进一步提出了采用基于任务响应时间的方法对该调度算法进行可调度性分析,给出了一种有效算法,用以实现对调度表的有效性判断;最后通过MVB周期信息实例阐述了所提出的实时调度算法及其可调度性分析方法的具体应用,为实际MVB网络的应用研究提供了理论指导。     

扩展单调速率算法及在FF调度时间表构建中的应用

FF现场总线采用集中令牌式通信介质访问控制方式.首先,本文针对单调速率算法没有考虑周期相同时任务的调度,提出了扩展单调速率算法,以便对周期信息进行优先级分配;其次,应用此算法,给出构建调度时间表的方法,并给出了简易的调度时间表有效性判据,以保证周期信息的实时性通信;最后,通过一个应用实例来描述扩展单调速率算法及在FF调度时间表构建中的应用.     

单调比率(RM)调度算法及应用

介绍了任务死线不大于其周期的任务集调度条件分析及算法实现。这种约束条件放松, 有利于周期与非周期任务混合模型调度。同时,分析了以往调度算法中单调比率调度算法约束条件, 并指明了计算时间复杂度的缺点。因而,在RM算法基础之上提出一种实时系统调度算法及实现流 程图,并对提出的现场级实时调度算法进行了对比测试。     

网络化控制系统的时变采样及反馈调度策略

多处理器网络化控制系统中,信息传输的时延是使控制性能变差的主要原因之一。改进型混合调度算法通过在一个基本采样周期内的多次采样,形成时变的采样周期,缩减信息传输的截止期,可使信息传输的时延大为减少;同时构建网络化控制系统的反馈调度模型,通过调节基本采样周期,及时调度信息传输,能使网络的空闲时间始终保持在一个合理状态。仿真结果表明,网络利用率有所提高,网络化控制系统的动态性能有所改善。     

间歇生产调度优化模型的分周期逼近算法

间歇生产调度过程中存在许多不确定因素,其中最重要的是需求不确定.考虑需求不确定的多周期间歇生产调度优化模型采用离散或连续时间表达方式,将调度时间域分割成大量与调度决策相关的时间段,导致模型中存在大量整数变量,给模型求解造成很大困难.本研究对已有求解方法进行了分析,提出分周期逼近算法.将多周期间歇生产调度决策问题分解为第一周期调度决策问题和其余周期调度决策问题,简化结构,加快求解速度.通过方案树聚集将表达需求不确定信息的方案树转化成若干方案文件,针对每个方案文件应用确定性方法获得调度决策,但只保留第一周期调度决策,可以减小最小利益方案对期望利益的影响,提高第一周期调度决策水平;获得若干第一周期候选调度决策后,以时间收缩三阶段方法确定其余周期较优调度决策,同时应用时间收缩策略和补偿策略,提高其余周期调度决策水平;最后用期望利益评估第一周期候选调度决策并确定全部周期调度决策.实例研究证明了本文提出的算法能够提高间歇生产调度决策水平,同时加快求解速度,能够有效求解多周期间歇生产调度优化模型.     

基于(m,k)-firm约束规范的混合任务调度算法研究

讨论了在准实时环境下,包括准实时周期任务和准实时非周期任务在内的混合任务调度算法HTSF.HTSF算法是在满足周期任务(m,k)-firm 约束规范的前提下提高非周期任务可调度性,同时合理利用可用空闲时间,提高整个系统的服务质量.HTSF算法给出了非周期任务的可调度性分析方法,同时采用静态调度与动态调度相结合的方法调度周期任务和非周期任务.模拟测试结果显示,系统对非周期任务的接收率比同类相关算法的接收率高.     

提高软非周期任务响应性能的调度算法

实时环境中常常既包含硬周期任务,又包含软非周期任务,引入一种改进软非周期实时任务响应时间的算法.已有的解决混合任务调度问题的方法都是基于速率单调（Rate Monotonic）策略的,其中从周期任务“挪用时间”的算法被证明优于其他所有算法.但是,速率单调算法限制了处理器的使用率,从而使周期任务的可“挪用”时间受到限制.最后期限驱动（Deadline Driven）策略DD可使潜在的处理器利用率达到100%.新算法正是在周期任务的调度中适当加入了DD策略,从而使非周期任务的响应时间得以缩短.仿真实验的结果表明,这种算法的性能优于已有的所有算法,而由它所带来的额外开销却不算很高.     

无人机中继通信系统中信息传输调度算法研究

研究了将无人机作为通信中继平台对战区实施无线通信覆盖时的信息传输调度算法.首先介绍了几种基于信息特征(如优先级、长度、信息在系统总的占用时间等)的调度算法.为了克服传统调度算法的缺点,提出了一种改进的动态优先权调度(DPS,Dynamic Priority Scheduling)算法,将信息的优先级与接受系统服务的时间联系起来,动态调整信息的优先权,从而获得较小的系统平均时延,而且对不同信息又不失“公平性“.最后给出了几种调度算法的仿真结果,并对结果进行了分析.分析表明,动态优先权调度算法是一种比较适合无人机通信中继的实用调度算法.     

基于多处理机的混合实时任务容错调度

提出了一种混合实时任务容错调度算法．该算法采用Rate Monotonic(RM)算法完成周期任务的静态调度；采用预订处理机时间方法和Earlier Deadline First(EDF)算法动态调度非周期任务；采用主／副版本备份技术确保系统的容错能力．通过充分利用周期任务的剩余处理机时间调度非周期任务和主动备份与被动备份相结合的方法有效地减少了处理机数．仿真结果证明了算法的有效性．     

TTCAN协议静态调度算法研究与仿真

TTCAN已经被广泛应用于汽车控制系统的实时通讯协议.TTCAN协议的研究目标主要是通过优化周期性通讯任务的调度方法,以便满足系统的实时信号传输的要求.针对TTCAN协议周期性和非周期性通讯任务的特点,采用最优调度法研究和改进了基于状态模型的TTCAN调度算法,并且利用Simulink中的Stateflow工具建立了TTCAN静态调度算法的仿真模型,仿真结果较好地验证了改进算法在通信实时性和带宽利用率方面的优势.仿真模型的建立为TTCAN协议的应用研究提供了重要的参考价值.     

周期性任务调度的装箱算法

针对基于时间触发的CAN控制系统，给出了确定周期性任务表中的基本周期的两种策略，提出了构造周期性任务调度表的下次适应、降序下次适应、最佳适应和降序最佳适应四种算法，分析了这四种不同算法的时间复杂度和最坏渐近性能比，最后对不同规模下的四种算法进行了仿真比较，结果表明文中给出的四种算法效果均优于经典的一维装箱算法。     

TTCAN系统矩阵的优化算法

为满足TTCAN的非周期和周期信息的实时性要求,提出了一种采用"权"的动态优先级提升算法。该算法用来提高仲裁窗中非周期信息的实时性。算法引入字母编码方式的遗传算法对系统矩阵时间调度表进行优化,并给出具体的计算方法和步骤。试验表明,该算法可以很好地满足网络中各信息的实时性要求。     

分布式实时系统任务与消息综合调度算法研究

分布式实时系统作为一种典型的实时系统应用受到了关注，目前提出了许多分布式实时系统的调度策略。但是，绝大多数策略往往忽略了全局任务调度时的消息调度。本文提出一种综合任务调度和消息调度的算法，提供了一种实时系统调度的新思路。     

Lateral motion control for four-wheel-independent-drive electric vehicles using optimal torque allocation and dynamic message priority scheduling

In this paper, the vehicle lateral motion control of four-wheel-independent-drive electric vehicles (4WID-EVs) with combined active front steering (AFS) and direct yaw moment control (DYC) through in-vehicle networks is studied. As a typical over-actuated system, a 4WID-EV requires a control allocation algorithm to achieve the generalized control efforts. In this paper, a quadratic programming (QP) based torque allocation algorithm is proposed with the advantage of equally and reasonably utilizing the tire-road friction of each wheel. It is also well known that the in-vehicle network and x-by-wire technologies have considerable advantages over the traditional point-to-point communications, and bring great strengths to complex control systems such as 4WID-EVs. However, there are also bandwidth limitations which would lead to message time-delays in in-vehicle network communications and degradation of control performance. The paper also proposes a mechanism to effectively utilize the limited network bandwidth resources and attenuate the adverse impact of in-vehicle network-induced time-delays, based on the idea of dynamic message priority scheduling. Simulation results from a high-fidelity vehicle model show that the proposed control architecture with the torque allocation algorithm and message dynamic-priority scheduling procedure can effectively improve the vehicle lateral motion control performance, and significantly reduce the adverse impact of the in-vehicle network message time-delays in the simulated maneuvers.     

TTCAN协议软件仿真模型的建立与实现

TTCAN 作为建立在时间触发机制上的标准CAN协议的高层协议,已逐渐成为广泛应用于汽车局部网络的通信协议.同时,基于软件仿真模型的开发方法也正在被汽车工业和研究领域所采用,以提高产品质量,减少开发成本.为了缩短TTCAN网络应用系统的开发周期,该文应用面向对象的开发方法建立了TTCAN协议的软件仿真模型.该文首先分析了TTCAN协议特点,然后详细描述了建立和实现TTCAN协议的软件仿真模型的过程,在仿真模型中,对TTCAN网络中各节点之间数据的发送、接收以及时间触发机制进行了模拟,最后给出了仿真结果.     

网络控制系统中调度与控制的协同设计

网络控制系统是资源受限(带宽、时限)的系统,其控制性能不仅取决于控制算法而且与信息的调度密切相关.分析了网络控制系统中调度与控制的关系,对目前调度与控制协同设计的研究现状做了综述,从动态调度和静态调度角度总结了目前这一领域的研究进展,并提出了考虑调度与控制协同设计的反馈控制调度基本结构.     

Joint Algorithm of Message Fragmentation and No-Wait Scheduling for Time-Sensitive Networks

Time-sensitive networks (TSNs) support not only traditional best-effort communications but also deterministic communications, which send each packet at a deterministic time so that the data transmissions of networked control systems can be precisely scheduled to guarantee hard real-time constraints. No-wait scheduling is suitable for such TSNs and generates the schedules of deterministic communications with the minimal network resources so that all of the remaining resources can be used to improve the throughput of best-effort communications. However, due to inappropriate message fragmentation, the real-time performance of no-wait scheduling algorithms is reduced. Therefore, in this paper, joint algorithms of message fragmentation and no-wait scheduling are proposed. First, a specification for the joint problem based on optimization modulo theories is proposed so that off-the-shelf solvers can be used to find optimal solutions. Second, to improve the scalability of our algorithm, the worst-case delay of messages is analyzed, and then, based on the analysis, a heuristic algorithm is proposed to construct low-delay schedules. Finally, we conduct extensive test cases to evaluate our proposed algorithms. The evaluation results indicate that, compared to existing algorithms, the proposed joint algorithm improves schedulability by up to 50%.      

网络控制系统中基于模糊反馈的消息调度

在网络带宽受限的情况下, 综合考虑了系统响应的误差和误差变化率, 设计了一个共享通信网络的模糊反馈调度器. 该调度器采用模糊最大优先调度算法对网络消息发送的优先级进行动态调整. 同时定义了一种归一化控制质量衡量指标来评价多回路系统的控制性能. 在此评价方法下, 对三种不同调度算法在不同随机时延序列下进行了仿真比较. 结果表明本文提出的调度算法优化了系统的控制性能, 并在不确定运行环境中具有更好的适应性.     

带时间触发的CAN网络设计

为解决CAN总线系统中事件触发报文发送时,固定优先级仲裁机制所引起的发送时间不确定,低优先级报文可能被延误的问题,根据时间触发CAN的基本原理和结构特征,结合通用CAN控制器SJA1000,举例介绍如何组建一个TTCAN实验系统的基本步骤和算法。该设计可以确保实时和安全性要求较高的自控系统的正常运行。