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.     

容错最早时限优先调度

最早时限优先调度（EDF）是最优的动态可抢占先级实时调度算法,具有灵活、简单和高效的特点,但并没有考虑实时系统的容错要求。本文提出一种容错EDF算法,实现在规定时间段内的单个错误容错。本文详细分析了该算法的容错机制,证明了该算法的正确性,并给出了算法的可调度条件。     

基于CAN总线网络控制系统的混合调度算法研究

文章以CAN总线为研究对象,在网络控制系统中,经过对原有动、静态调度算法及采用分级调度机制的混合调度算法(MTS)的分析和研究,提出了一种改进的混合调度算法IMTS;在IMTS算法中,采用动态调度算法LLF或EDF来调度硬实时性消息;采用静态调度算法DM,并分别结合RM算法或先来先服务策略来调度软实时性消息和非周期非实时性消息;最后利用基于Matlab/Simulink仿真环境下的TrueTime-1.5工具箱分别对一般的MTS算法和改进的IMTS算法进行仿真比较,分析了IMTS算法对网络控制系统性能的影响,该算法取得了较理想的调度效果。     

一种网络延迟精确控制的调度算法

在网络数据传输调度中，基于最早时限优先（EDF）的算法具有单点最优的延迟界限控制能力。现有的各种EDF改进算法，主要着眼于提供延迟上界的保证能力，而当采用机顶盒之类的缓冲能力较弱的设备作为客户终端时，还需要网络提供精确的延迟下界控制能力。在原有EDF改进算法的基础上提出了精确延迟界控制的最早时限优先算法。该算法不但能同时保证延迟上界和下界，还使得节点可以独立地决定为数据流分配的缓冲区大小，并增加了节点允许抖动量的取值范围，从而提高了节点数据的转发效率。     

基于缓存区段的P2P流媒体调度算法

由于P2P环境的高度动态性和异构性,以及流媒体服务的高宽带和连续性强的特征,P2P流媒体系统中数据块和发送节点的调度便显得尤为重要。本文针对数据驱动的P2P流媒体系统提出了基于缓存区段的调度算法,即根据时间线将缓存划分为反映不同紧急程度的若干区段,以便节点根据资源副本数和紧急程度作出合理调度。模拟实验表明,在高 动态性的网络情况下,基于缓存区段的调度算法仍然能够很好地保证媒体流的连续性以及节点间的协作。     

基于双参数模糊推理的网络控制系统调度策略

针对带宽受限的网络控制系统中多个控制回路对网络传输的不同需求,提出了一种动态模糊调度策略。采用控制回路误差变化率和空闲时间多参数协同作用,运用动态模糊规则进行调度,以优化系统整体控制性能和减少时延。同时根据控制回路参数的动态变化,对控制回路优先级进行在线调节,从而使得网络控制系统在不同需求情况下都能有效分配网络资源,保证控制系统的稳定性和传输有效性。仿真结果证明了所设计的算法要优于EDF算法,该方法能够更有效地提高网络控制系统的控制质量。     

CAN总线混合调度方法在电动汽车控制系统中的应用

随着电动汽车网络控制系统总线中传输的消息增多，原有的同定调度方法已经不能满足系统的性能要求。为此该文提出了一种混合调度方法，对电动汽车中的消息进行调度。实验证明了该方法可以满足消息的截止期，提高网络利用率，有助于改善电动汽车的整体性能。     

基于DeviceNet现场总线变频器自适应模糊控制系统

本文以实现变频器智能启动为控制目标，尝试如何把现场总线和模糊控制技术密切结合，为此建立了基于DeviceNet现场总线变频器自适应模糊控制系统。提出了一种参数自适应模糊控制器设计方法，并经MATLAB仿真验证了其有效性。该系统经实际应用获得了良好效果。     

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。     

多处理器混合关键性系统中的划分调度策略

多核处理器正越发广泛地应用到现代嵌入式系统的设计与实现当中,其强大的计算能力为将多个不同关键性级别的功能子系统集成到统一的共享资源平台提供了支持.混合关键性系统的调度问题即便在单处理器平台中都极具挑战性,在多处理器平台则更为困难.将目前资源利用率最高的单处理器混合关键性调度算法EY-VD扩展到多处理器平台中.首先,结合传统的划分调度策略提出了适用于多处理器混合关键性系统的MC-PEDF(mixedcriticality partitioned earliest deadline first)划分调度算法.尽管比之前的算法有更好的可调度性能,但传统的划分策略不能有效地平衡不同关键性级别下的负载,故其不完全适用于混合关键性系统.为了克服传统策略的不足,提出了划分调度策略OCOP(one criticality one partition).OCOP允许系统在关键性模式切换时对实时任务集进行重新划分,进而更好地平衡各个处理器在不同关键性模式中的资源利用率.基于OCOP,提出了第2种划分调度算法MC-MP-EDF(mixed-criticality multi-partitioned EDF).基于随机生成任务集的仿真实验结果表明,与MC-PEDF和已有的算法相比,MC-MP-EDF能够显著地提高系统的可调度性,尤其是在处理器数量较多的系统中.     

Feedback scheduling of model-based networked control systems with flexible workload

In this paper, a novel control structure called feedback scheduling of model-based networked control systems is proposed to cope with a flexible network load and resource constraints. The state update time is adjusted according to the real-time network congestion situation. State observer is used under the situation where the state of the controlled plant could not be acquired. The stability criterion of the proposed structure is proved with time-varying state update time. On the basis of the stability of the novel system structure, the compromise between the control performance and the network utilization is realized by using feedback scheduler.Examples are provided to show the advantage of the proposed control structure.     

A non-preemptive scheduling algorithm for soft real-time systems

Real-time systems are often designed using preemptive scheduling and worst-case execution time estimates to guarantee the execution of high priority tasks. There is, however, an interest in exploring non-preemptive scheduling models for real-time systems, particularly for soft real-time multimedia applications. In this paper, we propose a new algorithm that uses multiple scheduling strategies for efficient non-preemptive scheduling of tasks. Our goal is to improve the success ratio of the well-known Earliest Deadline First (EDF) approach when the load on the system is very high and to improve the overall performance in both underloaded and overloaded conditions. Our approach, known as group-EDF (gEDF) is based on dynamic grouping of tasks with deadlines that are very close to each other, and using Shortest Job First (SJF) technique to schedule tasks within the group. We will present results comparing gEDF with other real-time algorithms including, EDF, Best-effort, and Guarantee, by using randomly generated tasks with varying execution times, release times, deadlines and tolerance to missing deadlines, under varying workloads. We believe that grouping tasks dynamically with similar deadlines and utilizing a secondary criteria, such as minimizing the total execution time (or other metrics such as power or resource availability) for scheduling tasks within a group, can lead to new and more efficient real-time scheduling algorithms.     

Deadline-based scheduling of periodic task systems on multiprocessors

We consider the problem of scheduling periodic task systems on multiprocessors and present a deadline-based scheduling algorithm for solving this problem. We show that our algorithm successfully schedules on m processors any periodic task system with utilization at most m²/(2m−1).     

三类主要网络业务并存的改进EDF算法

随着计算机网络和通信技术的发展,在许多网络环境中,除了要上网实现Internet服务外,可能还包括一定数量的实时要求和带宽保证用户,这主要涉及三类主要网络业务：尽力服务、实时和带宽保证业务。如何同时实现多类业务的分组调度来达到QoS控制成为一个值得研究的课题。以最早时限优先（EDF）算法为依据,针对现阶段网络用户的需求,提出了一种基于三类主要网络业务并存的改进EDF调度算法。在这种算法中,提出了基于时间粒度的带宽保证策略,依据三种不同模型对业务流进行调度,并且在SIM网络仿真环境下进行了实验。结果表明改进的调度算法在一定程度上降低了业务流的时延,提高了带宽保证率,总体上来说改善了网络QoS性能。     

A Scheduling Extension Scheme of the Earliest Deadline First Policy for Hard Real-Time Uniprocessor Systems Integrated on Posix Threads Based on Linux

The Linux operating system has been employed to execute numerous real-time applications. However, it is limited to support soft real-time systems by two scheduling policies: First-In-First-Out and Round Robin. For real-time systems with critical constraints, the soft real-time support and these scheduling policies are still insufficient. In this work, the Earliest Deadline First scheduling policy, which has been shown in theory to be an optimal one in uniprocessor systems, is introduced as an extension of the Linux kernel. This policy is implemented into the real-time class, without the necessity of defining an additional class. The Linux kernel affords capabilities of a hard real-time operating system by an RT-Preempt patch, enabling the use of Linux to implement hard realtime systems. The integration is compliant with the POSIX real-time and thread standards, ensuring applications portability, employing the GLIBC library. In order to validate the proposed implementation, a set of experiments is conducted, showing that a real-time system that cannot be feasibly scheduled using existing policies, attains feasibility when it is scheduled using the integrated Earliest Deadline First policy.     

无线传感器网络操作系统调度策略研究*

针对无线传感器网络的特点,分析了无线传感器网络对于任务调度的特殊需求,提出了一种基于反馈控制的动态集成调度算法。该算法将简单反馈控制与任务准入/回归控制、可达/夭折等策略相结合,设计了新的动态调度框架。该框架适用于对任务的多种特征参数的综合。最后从截止期错失率、对关键任务的优先执行能力和CPU有效利用率三个方面分析了算法的性能。实验结果表明,该算法在无线传感器网络环境下与最早截止期优先和固定优先级算法相比具有更好的性能。     

基于模糊逻辑的能量觉察反馈调度

嵌入式系统的节能问题是系统设计中的热点。在保证系统整体控制性能的前提下达到尽可能低的能耗,一直是嵌入式控制系统中能量管理的目标。由于诸多不确定性因素和负载的动态变化,嵌入式系统总是运行在不可预期的开放环境中。为了有效处理CPU负载变化及控制任务执行时间不确定等问题,提出了一种基于模糊逻辑的能量觉察反馈调度方法。反馈调度器动态调节CPU的处理速度,实现对CPU利用率的有效控制,从而提供了一种有效的能量管理机制。通过仿真实验与常规动态电压调整方法、传统方法以及理想情况进行比较,验证了该反馈调度方法的有效性。