用令牌总线方式构成的工业控制网络

借鉴计算机局部网中的令牌总线（ＴｏｋｅｎＢｕｓ）介质访问协议，构造了一个基于ＲＳ４８５总线由上下位机构成的工业控制网络     

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。     

实时控制系统中固定优先级调度的延迟与抖动控制

在基于固定优先级调度实时控制系统中,任务的延迟与抖动是影响系统稳定性的重要因素,提出一种基于可抢占时间阈值的延迟与抖动控制策略,给出一种保证系统可调度的最优闽值分配算法,并通过对任务延迟和抖动的分析量化出阀值分配后的争最大可能IO延迟及抖动.最后通过仿真实验验证了该策略的有效性.     

ARCNET列车控制网络令牌传递算法的改进

对基于ARCNET网络协议的列车控制网络的特点进行了分析。针对ARCNET协议在列车控制网络中的不足,即节点的退出会引起较长的网络重构时延,提出了一种新的令牌传递的机制,即双地址令牌传递(Double Address Token Passing,DATP)。节点使用两个下一跳节点代替原来的一个下一跳节点,从而避免了节点退出网络时带来的后继节点难以快速查找的缺点。分析及仿真结果表明,该机制在保持原有网络优点的同时,提高了网络令牌传递效率,增加了系统吞吐量,从而改进了列车控制网络的性能。     

总线控制网络中基于优先级CSMA/CD协议的改进

总线控制网络的MAC层协议对网络实时特性具有重要影响。结合优先级CSMA／CD协议的等级原则与Token Bus协议的均衡思想，提出了一种改进的总线优先级轮循CSMA／CD协议。其高级别的总线优先级类似于Token Bus协议中的令牌，在各节点之间轮循传递；使控制网络在遵循整体分级的原则下，相同类型节点的性能局部能够相对均衡。详细阐明了该改进基本思想，概述其具体实现方式，并给出了对比仿真结果。该改进协议对于CAN等基于优先级CSMA／CD协议的总线控制网络具有一定实用价值。     

一种基于EDF算法的多处理器实时调度算法

多处理器系统实时调度理论是目前实时系统研究的热点问题。EDF调度算法是目前流行的实时调度算法,有很多优点,但在多处理器系统应用中存在问题。论文研究了EDF调度算法在多处理器系统中的调度理论,在此基础上,提出了一种基于EDF算法的优先级驱动实时调度算法,算法充分利用了EDF调度算法的优点,较大程度地克服了EDF算法在多处理器系统中的调度缺点,并提供了较好的实时调度性能。     

分布式控制系统中多种混合任务的容错调度

分布式控制系统中存在有强实时、软实时和非实时等多种实时性的任务,其中强实时任务必须在其时限前完成,否则会出现灾难性后果,因此必须为分布式控制系统提供一定的容错能力。首先给出了用于调度多种实时性任务的单处理器调度算法——双优先级队列调度算法,并分析算法的可调度性条件。针对分布式控制系统,考虑基版本与副版本的执行时间不同时,结合版本复制技术和单处理器调度算法提出了一种新的容错调度算法。分析了算法的可调度行,给出了可任务集的可调度条件判断方法和基版本任务时限的设置方法。在此基础上,采用启发式静态任务分配算法,保证各处理器的负载均衡。本算法在保证任务容错可调度的条件下,可提高系统中各处理器的利用率,仿真结果表明该算法是有效的。     

基于双优先级的实时多任务动态调度

提出了带有非周期服务器的双优先级调度算法.该算法将优先级带宽分为高带、中带和低带3部分.强实时任务实例到达后,优先级设置在低带,经过一段时间后将其优先级提升到高带;软实时任务的优先级设置在中带.分析了强实时任务实例优先级提升时间和任务集的可调度性.     

基于令牌总线和工业以太网的控制系统

针对令牌总线控制系统中节点间数据的传输效率随节点数量增加而降低的情况,采用FPGA技术结合工业以太网提出了一种满足强实时要求的总线型控制系统.通过将整个系统划分为若干个令牌总线型子网络,再将子网络通过工业以太网互联的方法提高了整个系统的实时性.试验结果表明节点间数据通信良好、实时性强,达到了预期效果.     

热工过程网络控制系统的调度算法研究

调度策略是网络控制系统中的一个重要问题。本文分析了常见调度算法的基本特点,并根据热工自动控制系统的要求提出了一个基于紧急度指标(EI)的动态优先权调度算法,机理分析和仿真试验表明,此算法可以有效地提高总线利用率,保证系统的实时性,防止数据丢失。     

基于分组网络的多点实时语音混合及调度算法

平滑、流畅的语音交流是当前高性能视频会议系统追求的主要目标之一.为此,提出并实现了一种基于分组网络的多点实时语音混合及调度算法.调度算法采用了排队模型分析、多点语音流的同步控制、数据预取以及缓冲区定时刷新等策略,在有限的复杂度内有效地保证了混合后语音的连续性.同时,采用的混合方法保证了语音质量的自然度和可理解性.算法的实现使得在多点情况下,此H.323视频会议系统比现有国外同类H.323产品(如Netmeeting等)具有更好的语音听觉效果.     

异构总线网络的可分负载优化调度算法

研究了异构总线网络的负载优化调度问题,详细讨论了处理机选择、任务分配顺序和各处理机分配任务数量。结论表明：通过按照处理机速度递减的顺序配置处理机,并据此分配相应的任务,即可实现负载的优化调度。     

一种用于无线网络中实时业务的跨层调度算法

就同时包含了有线链路和无线链路的异构网络上的实时应用,提出了一种满足其端到端服务质量(QoS)需求的无线网络MAC(media access control)层调度算法(real-time cross-layer scheduling algorithm for real-time application,简称RTCLA).该算法采用跨层的思想,结合了自适应调制编码(adaptive modulation and coding,简称AMC)技术和选择性自动请求重传(selective repeat-automatic repeat request,简称SR-ARQ)技术,在满足应用的系统误包率(packet error rate,简称PER)要求、尽可能减少基站中等待超时分组数目的前提下,提高系统吞吐性能和频谱利用率.通过仿真来验证算法分组超时率、平均系统有效吞吐率和公平性3个方面的性能,并与改进的比例公平算法(modifiedpro portional fair,简称MPF)、最早到期优先(earliest deadline first,简称EDF)和改进的最大加权延时优先(modified largest weighted delay first,简称M-LWDF)等3种广泛使用的算法进行了比较.仿真结果还表明,综合考虑实时应用的严格时延要求和无线网络资源稀缺以及信道的时变特性,RTCLA更适合于对时延敏感的实时应用,尤其是分组超时率性能方面表现突出.此外,仿真结果还表明,RTCLA在稳定性方面的表现与其他3种算法基本相同.     

一种动态优先级实时任务调度算法

现有实时任务调度算法往往根据任务的时间属性或者价值确定任务优先级,较少同时兼顾任务的价值和执行紧迫性.文中根据任务的价值和剩余执行时间讨论任务的剩余价值密度,根据任务的截止期和空余执行时间分析任务的紧迫性;然后综合任务的剩余价值密度和执行紧迫性,提出了动态分派任务优先级的DPA策略;最后提出了基于DPA的抢占调度算法DRTP.DRTP算法分析了任务抢占调度的各种可能条件,分析了系统中可能出现的颠簸调度,并给出避免颠簸的条件.仿真实验结果显示,与其它同类算法相比,DRTP算法能够提高系统价值收益,降低任务截止期错失率,并大大减少任务抢占的次数.     

一种高效的总线网络分布式协商算法

为了解决总线网络中的分布式数据一致性问题,提出了一种高效的分布式协商算法。该算法通过“模”运算将分布式决策问题转化为单机决策,提高了算法的效率,减少了所需的消息数。通过消息复用方式减少了算法的消息种类,缩短了响应延迟。性能分析和仿真试验表明,该算法将消息复杂度压缩至O(1)和时间复杂度压缩至(T+E)×|Cset|+2×T（其中,Cset是并发集,T是点到点通信的平均延迟;E是每次临界操作的平均延迟）。     

一种基于流媒体的实时调度控制算法QFEC

Internet视频业务的普及和用户越来越高的服务需求推动了实时流媒体业务的迅速发展,流媒体业务的服务质量(QoS)成为业界研究的热点.由于网络的复杂性,流媒体的实时调度控制算法是解决流媒体QoS的关键.结合FEC编码技术和Kalman数字滤波技术,提出一种基于QoS的改进FEC调度传输控制算法——QFEC.该算法根据接收方的状态合理调度流媒体业务,并结合Kalman滤波器原理完成传输速率控制.通过算法状态分析,以及实验数据和性能分析表明,该调度算法能够维持视频数据良好的连续传输,降低视频流的丢包率,显著改善流媒体业务的QoS.     

基于分布式图算法的无线网络MAC调度算法

针对无线自组织网络带宽利用率低的问题,在主干扰模型的基础上,提出一种基于分布式极大独立集(MIS)的无线自组织网络STDMA节点调度算法.该算法以分布式MIS算法为基础,在算法进入平衡状态时,优先让度大的节点加入MIS,再通过将其结果转化成△+1染色,从而完成时槽分配.该算法是完全分布式的,且时间复杂度为O(1bn).仿真结果表明,与分布式MIS算法相比,该算法收敛速度平均提高23.6％.     

一种新型的实时调度算法

在嵌入式系统中,系统的实时性很大程度上取决于任务调度策略.对如何提高系统实时性的研究已经成为该领域的一大热点.文中针对传统的忽略了作业所能承受的等待时间的能力仅以等待时间的长短而来衡量优先级的先来先服务(FCFS)算法,和仅以任务的周期长短来设置优先级而导致那些周期长但急需要执行的任务无法被调度的速率单调(RM)算法的缺陷,提出一种新的动态设置优先级的方法-剩余时间法.该方法以任务的等待时间和周期共同来决定优先级.通过分析和实验表明该方法兼具RM和FCFS的优点.它不仅考虑到短周期任务应优先执行,而且同时也把任务等待时间作为评价优先级的重要因素,实验结果证实了该方法能更有效地提高实时任务的完成率和CPU的利用率.     

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．     

基于优先级表的实时调度算法及其实现

讨论了综合考虑任务的截止期和价值两个特征参数的优先级表设计方法,提出了EDV(earliest deadline value)与VED(value earliest deadline)两种不同的基于优先级表的实时任务调度算法,并且利用多重链表给出了这两种算法的实现,包括任务接收策略与任务完成/夭折策略的算法实现.这种优先级表设计方法及其基于多重链表的实现方法也适用于对任务的其他两种甚至3种不同特征参数之间的综合.基于累积实现价值率、加权截止期保证率与差分截止期保证率3个方面,分析了VED算法与EDV算法的性能,实验结果表明,在所有负载条件下VED算法与EDV算法相对于EDF(earliest deadline first)算法与HVF(highest value first)算法都有很大的性能改进.