网络控制系统集成模糊反馈调度器的设计

网络控制系统是一种全分布,网络化的实时反馈控制系统.它是计算机,控制学科及网络技术的综合应用.网络控制系统一方面给系统带来了开放性,数字互连等特点,另一方面由于网络独特的特点也给系统带来了所不希望的性能,例如网络延时,数据丢包及网络资源的竞争,如何解决这些问题成为国际学术界研究的一个热点.基于网络资源的竞争问题,主要研...     

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.     

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。     

实时控制系统任务调度逻辑

本文根据多任务并行处理要求，分析了单处理机实时控制中的任务结构、状态切换和调度逻辑以及核心编程概念。     

模糊自适应PID算法在磁悬浮实时控制系统中的应用研究

针对磁悬浮系统的复杂非线性及模型不确定的特点,采用模糊PID算法对其进行控制,以满足系统对动态性能和静态性能的要求;结合PID实时控制中的经验,建立合理的模糊规则,模糊推理机构根据不同的偏差e、偏差变化率ec对PID参数Kp、Ki和Kd进行自校正;在磁悬浮实验装置中进行实时控制实验,通过与常规PID控制效果的比较来验证模糊PID控制器的性能;在系统输入存在正弦扰动时,模糊PID控制器使系统响应过程中的振荡幅度得到明显减小,干扰对控制效果的影响被减弱;实验证明,模糊PID控制器具有较强的鲁棒性和抗干扰能力,对于磁悬浮这种非线性系统具有良好的控制效果。     

多特征参数的任务模糊调度算法

针对任务具有特征参数多和特征参数不确定性的特点,提出了一种基于模糊理论的任务调度算法。利用模糊集合来描述任务的不确定性特征;使用多层模糊综合评判和最大隶属度原理来综合考虑任务的多个特征参数并确定任务的优先级;采用动态构建多层评判模型的调度策略来减小任务优先级评判的失效率。仿真表明,该算法提高了任务调度的成功率,降低了任务截止期的错失率和任务优先级评判的失效率。该方法可应用于优先等级有限的实时系统任务动态调度中。     

一种基于Cache的网格任务反馈调度方法

网格调度的目标提高网格资源的利用率、改善网格应用的性能,它是网格中需着力解决的问题之一.目前,围绕着网格中的任务调度算法,国内外已做了大量的研究工作,先后提出了各种调度算法.但是,这些调度算法不能很好地适应网格环境下的自治性、动态性、分布性等特征.针对目前网格调度机制存在的问题,提出了一种动态的网格调度技术--基于Cache的反馈调度方法(cache based feedback scheduling,简称CBFS).该调度方法依据Cache中所存放的最近访问过的资源信息,如最近一次请求提交时间、任务完成时间等信息进行反馈调度,将任务提交给负载较小或性能较优的资源来完成.实验结果表明,CBFS方法不但可以有效减少不必要的延迟,而且在任务响应时间的平滑性、任务的吞吐率及任务在调度器等待调度的时间方面比随机调度等传统算法要好.     

模糊算法在单片计算机实时控制中的应用

本文主要论述以模糊集合理论为基础的模糊控制算法在单片计算机实时控制中的应用。结合实际工控系统提出了一种在单片机上模糊算法的实现方法,算法步骤,控制程序框图和部分实用软件设计。     

模糊关系系统的反馈解耦

本文研究动态模糊关系系统的输出反馈解耦问题.在给定的开环系统表述形式下,提出了一种解耦控制器的结构,并导出了若干涉及解耦问题的解的结论.     

基于模糊遗传算法的模糊调度研究

就模糊调度问题的研究现状、研究方法进行了评述 ,探讨了加工时间与交货期的模糊化操作以及基于模糊遗传算法的模糊调度系统 ,归纳了模糊遗传算法中模糊数的操作和遗传算法的编码 ,并指出了存在的不足 .指出模糊生产环境下模糊加工时间与模糊交货期综合问题的研究是当今全球性市场竞争机制所带来的必然趋势.     

Feedback–Feedforward Scheduling of Control Tasks

A scheduling architecture for real-time control tasks is proposed. The scheduler uses feedback from execution-time measurements and feedforward from workload changes to adjust the sampling periods of the control tasks so that the combined performance of the controllers is optimized. The performance of each controller is described by a cost function. Based on the solution to the optimal resource allocation problem, explicit solutions are derived for linear and quadratic approximations of the cost functions. It is shown that a linear rescaling of the nominal sampling frequencies is optimal for both of these approximations. An extensive inverted pendulum example is presented, where the performance obtained with open-loop, feedback, combined feedback and feedforward scheduling, and earliest-deadline first scheduling are compared. The performance under earliest-deadline first scheduling is explained by studying the behavior of periodic tasks under overload conditions. It is shown that the average values of the sampling periods equal the nominal periods, rescaled by the processor utilization.     

模糊反馈控制实时调度算法

为了解决模糊不确定任务集在不可预测环境下的动态抢占调度问题,应用模糊规则和模糊调度理论,提出一个基于模糊反馈控制的调度算法,并建立相应的调度架构.该架构由基本调度器和模糊反馈控制两部分组成.用模糊调度算法作为基本调度器的调度算法,将任务集按不同优先级等级进行划分,优先级等级高的任务优先调度,从而使得更多的重要任务得到调度;模糊控制器与任务流调节策略一起构成模糊反馈控制部分.仿真结果表明,模糊反     

一种基于标准化QoS公平的反馈控制实时调度算法

任务间的QoS公平性是多QoS级别的可调节动态实时调度系统中的一个重要问题.本文引入了标准化QoS公平的概念,在公平性中加入了任务的重要性因素,并构造了具有PID反馈控制环节的实时调度算法NF-QoS来达到标准化QoS公平.利用NF-QoS对系统截止期错失率进行实时采样,定期反馈给PID控制器,根据PID控制器计算的结果对各任务QoS级别进行调整,以保证各任务公平地得到处理器资源.实验结果表明,NF-QoS不仅合理地协调了系统利用率和截止期错失率,并且有效地提高了系统的QoS公平性.     

异构分布式控制系统中实时任务的调度算法

分布式控制系统是一种应用极为广泛的异构分布式实时系统，系统中同时存在有多种实时任务，如何将这些任务分配到各个处理器上并保证它们的时限是系统关键技术之一．在结合启发式任务分配算法和单处理器任务调度算法的基础上，提出了一种分布式控制系统的调度算法．该算法考虑了各个处理器的负载均衡，同时又能满足所有任务的时限．仿真结果表明了算法的有效性．     

Feedback EDF Scheduling of Real-Time Tasks Exploiting Dynamic Voltage Scaling

Many embedded systems are constrained by limits on power consumption, which are reflected in the design and implementation for conserving their energy utilization. Dynamic voltage scaling (DVS) has become a promising method for embedded systems to exploit multiple voltage and frequency levels and to prolong their battery life. However, pure DVS techniques do not perform well for systems with dynamic workloads where the job execution times vary significantly. In this paper, we present a novel approach combining feedback control with DVS schemes targeting hard real-time systems with dynamic workloads. Our method relies strictly on operating system support by integrating a DVS scheduler and a feedback controller within the earliest-deadline-first (EDF) scheduling algorithm. Each task is divided into two portions. The objective within the first portion is to exploit frequency scaling for the average execution time. Static and dynamic slack is accumulated for each task with slack-passing and preemption handling schemes. The objective within the second portion is to meet the hard real-time deadline requirements up to the worst-case execution time following a last-chance approach. Feedback control techniques make the system capable of selecting the right frequency and voltage settings for the first portion, as well as guaranteeing hard real-time requirements for the overall task. A feedback control model is given to describe our feedback DVS scheduler, which is used to analyze the system's stability. Simulation experiments demonstrate the ability of our algorithm to save up to 29% more energy than previous work for task sets with different dynamic workload characteristics. This work was supported in part by NSF grants CCR-0208581, CCR-0310860 and CCR-0312695. Preliminary versions of parts of this work appeared in the ACM SIGPLAN Joint Conference Languages, Compilers, and Tools for Embedded Systems (LCTES'02) and Software and Compilers for Embedded Systems (SCOPES'02) (Dudani et al., 2002), in the Workshop on Compilers and Operating Systems for Low Power 2002 (Zhu and Mueller, 2002) and in the IEEE Real-Time Embedded Technology and Applications Symposium 2004 (Zhu and Mueller, 2004a).     

基于嵌入式RTOS的闭环反馈调度算法的研究

分析了常见调度算法的特点,提出一种基于嵌入式实时操作系统的闭环反馈控制调度策略。针对任务的特点,从任务的周期与非周期性、I/O消耗和处理器消耗型两个方面对任务进行相应的反馈控制,使调度器具有一定程度上的自适应功能。并对实时操作系统μC/OS-II的内核调度算法进行改进,同时与EDF算法进行对比测试,可以看出改进后的调度算法在系统负载较重或系统过载的情况下表现良好。     

计算机控制中的模糊调度设计

研究了具有模糊截止期的多控制任务的实时调度问题,提出了奉献度的概念和最大奉献优先（LDF）的调度策略．为了减小因任务间频繁切换造成的系统开销。提出了基于抢占阈值的最大奉献优先（TLDF）调度策略．最后,通过仿真比较了LDF和TLDF两种调度策略,实现了具有模糊截止期的控制任务调度,在减少并均衡控制性能损失的同时提高系统计算资源的使用率．     

实时系统的控制与任务调度协同设计

实时控制系统中由于被控对象受到外界扰动而使整体性能下降,传统控制器设计方法不能灵活调整控制器参数,改善系统动态特性,同时对系统资源进行合理配置;通过引入控制任务周期序列集合概念,使用IAE性能指标以Qoc作为控制品质的评价基础,并提出一种基于Qoc对多任务控制品质优化方法,对控制任务时限进行灵活分配调整改善系统性能;通过使用Matlab的Truetime工具箱对多控制任务进行仿真,验证了动态改变任务时限对控制性能优化的有效性.