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面向控制器的实时调度抖动补偿及调度策略的研究与应用

作　者: 孔祥君
导　师: 郭锐锋
学　校: 中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
专　业: 计算机应用技术
关键词: 实时系统 实时调度 抖动补偿 调度策略 数控系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 73次
引　用: 3次
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内容摘要


数控系统作为一种典型的强实时系统需要严格的实时处理功能和性能以及高可靠性。数控系统主要由各控制器中的周期性实时任务来完成实时控制,实时控制的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间,这意味着实时系统必须在事先设定好的时限内做出相应的响应。因此,实时系统的实时性能必须要有严格的保证,而实时调度是实时系统的重要组成部分,负责为实时任务分配系统资源,是影响实时系统性能的关键因素。本文由此展开。首先,介绍了实时系统及实时调度的一些相关概念;阐述了蓝天数控系统的实时平台及数控软件系统的组成。第二,调度抖动是实时控制系统的重要性能指标之一,而且实时系统都会存在调度抖动问题。因此讨论了抖动测试和分析技术,针对运动控制中的调度抖动提出了单次调度补偿方法,并描述了其在运动控制任务中应用的补偿效果。第三,随着蓝天数控系统的升级,实时任务的数目将会增多,找出一种针对多实时任务的抖动补偿方法对提高升级后的系统的稳定性有重要的作用,因此文中对多实时任务的输出抖动问题进行了建模,分析和计算,最后设计出一种补偿方法,并对补偿效果进行了测试。第四,实时调度策略是实时调度的核心,因此介绍了当前常用的实时调度策略,并对目前最为常用的两种典型调度策略—RM和EDF进行了主要性能上的分析对比。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
引言  7-9
第一章 综述  9-11
  1.1 课题背景  9
  1.2 数控系统简介  9-10
  1.3 本文组织结构  10-11
第二章 实时系统及实时调度  11-24
  2.1 实时系统  11-12
    2.1.1 实时系统相关概念  11
    2.1.2 实时系统的分类  11
    2.1.3 实时系统的特点  11-12
    2.1.4 实时系统所需技术  12
  2.2 实时调度  12-14
    2.2.1 实时调度相关概念  13
    2.2.2 实时任务的分类与特征  13-14
    2.2.3 调度算法分类  14
  2.3 蓝天数控系统的实时平台  14-20
    2.3.1 系统结构  14-15
    2.3.2 技术特征  15-16
    2.3.3 编程接口  16-18
    2.3.4 系统内核调试工具Tracer  18-20
  2.4 蓝天数控软件系统  20-24
    2.4.1 组成和功能需求  20-21
    2.4.2 控制器软件结构及各模块功能  21-22
    2.4.3 功能模块间的通信机制  22-23
    2.4.4 实时性能要求  23-24
第三章 单实时任务调度抖动及补偿技术的研究与应用  24-35
  3.1 调度抖动及其来源  24
  3.2 抖动的测试及分析方法  24-27
    3.2.1 抖动的测试技术  24-25
    3.2.2 抖动的分析方法  25-27
  3.3 抖动的补偿技术  27-31
    3.3.1 基本思想  27
    3.3.2 多次调度补偿  27-29
    3.3.3 单次调度补偿  29-31
  3.4 运动控制中的抖动及其补偿  31-35
    3.4.1 运动控制中的抖动  31-32
    3.4.2 运动控制中的抖动补偿  32-35
第四章 多实时任务输出抖动补偿技术的研究  35-44
  4.1 输出抖动及其来源  35
  4.2 多任务的输出抖动补偿技术  35-40
    4.2.1 基本思想  35-36
    4.2.2 系统模型  36-37
    4.2.3 最佳抖动上限J_bound  37-39
    4.2.4 利用J_bound 进行抖动补偿  39-40
  4.3 补偿性能测试与分析  40-44
    4.3.1 补偿方法的性能测试  40-43
    4.3.2 测试结果分析  43-44
第五章 实时调度策略的研究  44-53
  5.1 常用实时调度策略的选择  44-45
    5.1.1 常用实时调度策略的分类  44-45
    5.1.2 两种最常用的实时调度策略  45
  5.2 RM 与EDF 性能对比分析  45-51
    5.2.1 实现复杂性  45-46
    5.2.2 可调度性  46-48
    5.2.3 瞬间过载时的鲁棒性  48-49
    5.2.4 调度抖动  49-51
  5.3 小结  51-53
结论  53-54
参考文献  54-56
发表文章  56-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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