嵌入式Linux实时性方法

针对Linux进程调度策略存在中断封锁时间过长、非抢占式的Linux内核,以及耗尽式的、机会均等的调度方式这3个不利于实现实时性的不足,提出提高嵌入式Linux实时性的方法,实现实时Linux系统(RTLinux)的调度算法及其他部分功能,并采用LMbench测试系统对改进的RTLinux和通用Linux的上下文切换时间进行对比测试.研究结果表明,改进的RTLinux有效地提高了嵌入式Linux的实时性.     

基于累计价值的最早最终截止期优先调度策略

提出一种基于累计价值的最早最终截止期优先调度策略. 通过分析抢占式EDF算法在实际工作中的行为, 认为系统中存在非必须的抢占行为, 这些非必须抢占行为影响了调度器的效率, 通过为EDF算法引入一个任务累计价值参数, 调整EDF算法对优先级的分配策略, 能减少这种非必须的抢占式开销. 实验结果表明, 改进后的EDF算法减少了系统的抢占式开销.     

基于混合定时调度的车辆AMT控制系统的实时性分析

基于实时系统理论,对AMT控制系统的时间正确性进行分析.建立的实时模型描述了9个任务的瞬时特征、功能特征、资源特征和互联特征.设计混合定时调度算法,对周期性、准周期性和事件触发型任务进行综合调度,并进行了可调度性验证、时序验证和共享资源验证.与时间片轮询调度算法比较,混合定时调度算法的任务完成时间稳定、处理器利用率高、可扩展性强.     

在嵌入式应用中增强Linux实时性的方法研究

在分析Linux实时性的同时,指出了将其应用于实时系统时所存在的不足,提出了一种提高Linux实时性的思想及实现方法．该方法将进入系统的所有任务按实时性要求不同分成硬实时任务、软实时任务和非实时任务三种,依次用task_struct结构中policy属性的取值SCHED_FIFO,SCHED_RR和SCHED_OTHER作为标识,把原Linux的单运行队列改为双运行队列．为严格保证硬实时任务的实时性,将其单独放在一个队列中,由指针数组的元素run_queue[0]指向,采用FIFO调度算法;软实时任务和非实时任务放在一个队列中,由指针数组的元素rurl—queue[1]指向,采用RR调度算法,通过抢占方式保证软实时任务优先于非实时任务．修改sched()函数的调度流程,使有实时性要求的任务尽可能多的得到调度机会;同时修改中断处理流程,实现可抢占式改造．达到硬实时任务可抢占软实时和非实时任务．软实时任务可抢占非实时任务的目的．     

基于双优先级队列的异构分布式控制系统容错调度算法

在对分布式控制系统进行分析的基础上,给出了任务模型和处理器模型.为了调度多种实时性的任务,提出了双优先级队列调度算法,用于调度每个处理器上的任务.该算法设置2个优先级队列,其中高优先级队列用于调度实时任务,低优先级队列用于调度非实时任务,高优先级队列中的任务可抢占低优先级队列中的任务.在此基础上,采用版本复制技术使系统具有容错能力,并分析了任务的容错可调度条件.基于此,采用首次适应的启发式任务分配策略,将任务分配到各个处理器上,在确保任务容错可调度的条件下使处理器负载均衡.仿真结果表明所提出的算法是有效的.     

关于Linux内核可抢占性方法研究与实现

标准Linux内核是不能被抢占的,致使调度延迟较大,这是导致Linux系统实时性不强的主要原因,对Linux内核不可抢占性进行了深入分析,阐述了两种降低调度延迟的方案：低延迟方案和内核抢占式方案,并对这两种方案进行了测试与分析。     

μC/OS-Ⅱ内核任务调度算法的改进

μC/OS-Ⅱ是一个基于任务优先级抢占式的实时内核,但它不具有相同优先级任务的实时调度功能.为了使μC/OS-Ⅱ内核既支持不同优先级的多任务抢占式调度,又支持同一优先级的多任务调度,提出对μC/OS-Ⅱ内核的改造,加入以时间片轮转调度算法进行相同优先级任务的调度.方法是保持原有不同优先级抢占式调度链表,增加相同优先级的时间片轮转调度链表,通过任务控制块指针使任务调度在2个链表之间切换.给出了在μC/OS-Ⅱ任务调度模块中算法改进的实现步骤、实验过程和结果.结果说明了提出的改进调度算法是可行的.     

Nachos中基于优先级调度器的实现

Nachos是一个可修改和跟踪的操作系统教学软件,它给出了一个支持多线程和虚拟存储的操作系统框架.Nachos提供的代码框架只有线程结构、SWITCH程序和相关的一些材料.在Nachos代码的基础上,完成先来先服务（FCFS）、非抢占式优先级（PRIO NP）、抢占式优先级（PRIO _P）3种进程调度算法的实现.     

多功能车辆总线事件仲裁实时调度算法

针对列车通信采用多功能车辆总线(multifunction vehicle bus,MVB)网络传输数据的实时性要求,提出一种动态优先级时间片轮询算法.该算法根据非周期数据的优先级进行仲裁调度,通过优化算法复杂度、减小数据等待延时和阻塞延时,解决了MVB网络实时性的问题.并对MVB总线非周期数据的实时性、公平性等进行仿真分析,结果表明,该算法能提高MVB总线非周期数据传输的实时性与公平性,可满足列车通信网络标准ICE61375-1对实时性的要求.     

求解调度问题的粒子群算法编码方法研究

利用粒子群算法求解调度问题的关键是建立有效的粒子编码结构.介绍了作业车间、流水车间和并行机调度等3类典型调度问题的特点,阐述了求解调度问题的粒子群算法结构,指出设计粒子群算法编码方法需要考虑的3个关键问题.提出3种求解不同调度问题的粒子群算法编码方法,并从生成调度解的可行性和有效性、粒子群计算模型的适用性和解码过程的复杂性等几个方面对粒子编码方法进行分析.以作业车间调度问题为例,验证了所提粒子编码方法的有效性.     

Study on simulation and scheduling algorithm of CAN control for independently driving electric vehicle

Safety-critical applications such as the independently driving systems of electric vehicle (EV) require a high degree of reliability. The controller area network (CAN) is used extensively in the control sectors. A new real-time and reliable scheduling algorithm based on time-triggered scheduler with a focus on the CAN-based distributed control systems for independently driving EV is exploited. A distributed control network model for a dual-wheel independently driving EV is established. The timing and reliability analysis in the worst case with the algorithm is used to evaluate the predictability and dependability and the simulation based on the algorithm with CANoe software is designed. The results indicate the algorithm is more predicable and dependable.     

Takagi - Sugeno Fuzzy PID Gain - Scheduling Controllers

This paper aims at Takagi - Sugeno (TS) fuzzy controllers as gain scheduling (GS) schemes of PID controllers. A TS fuzzy controller employs arbitrary input fuzzy sets, product or Zadeh fuzzy logic AND, TS fuzzy rules with linear consequent, and the generalized defuzzifler containing the popular centrold defuzzifler as a special case. We first establish the relationship between the TS fuzzy controller and the linear PID controller. The TS ftizzy controller is accurately a nonlinear PID controller with gains continuously changing with Its process output. Then we point out that the TS fuzzy controller is closely related to the traditional gain scheduler. The gains of the TS ftizzy controller are determined by three two - Input - one - output fuzzy systems with singleton output fuzzy sets. Finally, as a demonstration, a simple TS fuzzy controller employing two linear input fuzzy sets, Zadeh fuzzy logic AND, and the popular centrold defuzzifler is designed to be the gain scheduler for the PID controller. Com     

支持实时业务的队列调度机制与网络资源配置原则研究

分析了广为应用的WFQ调度机制的特点与局限性，提出了克服其局限性的方法；并针对WFQ存在的问题提出了WFQ改进算法，仿真验证了改进算法能显著改善实时业务的报文丢失率与网络传榆时延；给出了因特网支持实时业务的网络资源配置的一般原则，以供网络运营者参考。     

基于算法集成的调度系统多智能体实现框架

在混合算法研究的基础上,提出了调度系统中算法集成的概念,建立了算法类库。以多智能体系统为实施平台,给出了一种新的具体实现框架。系统中智能体可分为构造型、改进型和决策型三类,且无主控智能体,各智能体间不直接通讯,而是通过共享内存进行合作。描述了单智能体的基本结构。考虑到领域专家知识在调度系统中的重要性,将调度员作为一个特殊的智能体引入调度系统,改善了决策过程。最后分析了系统的特点。     

基于协同环境的混合实时任务调度模型

针对协同处理应用的混合实时任务调度需求,提出了基于预取时间的虚拟服务器调度模型,给出了模型调度中的相关算法,论证了算法的可调度性.该算法基于资源划分补给策略,可以实现多种调度算法在同一个实时调度系统中的并发工作.实验结果表明该模型具有很好的调度效果.     

IEEE 802.11e EDCA网络模型分析

IEEE 802.11e网络在介质访问层(M AC)对业务的服务质量(Q oS)提供支持,现有802.11e增强型分布式协调接入机制(EDCA)分析模型没有考虑站点内部调度算法的影响,所得结果与实际网络性能有一些偏差。该文提出了一种新型的EDCA分析模型。该模型采用M arkov链分析方法,以宏观多站点竞争信道为基础,充分考虑了内部调度算法在站点多业务竞争中产生的影响。分析了由于内部调度算法对不同业务吞吐率和延时性能产生的影响。仿真结果表明:该模型在描述EDCA性能上,比现有模型具有明显的优越性,特别是充分体现出内部调度算法对性能的影响。     

基于自适应模糊神经网络的机器人路径规划方法

为了解决传统反应式导航中的复杂陷阱问题,优化导航控制,减少计算复杂度,提出了基于自适应模糊神经网络的机器人导航控制及改进型虚目标路径规划方法.首先根据移动机器人运动学模型,融合神经网络的自主学习功能与模糊控制的模糊推理能力,提出了基于自适应模糊神经网络的机器人导航控制器,将生成的Takagi-Sugeno型模糊推理系统作为机器人局部反应控制的参考模型.该自适应模糊神经网络控制器实时输出扰动角度,在线调整移动机器人的预瞄准方向,使移动机器人能够无碰撞趋向目标.然后,提出了一种改进型虚目标方法,优先选择机器人可能逃脱陷阱状态的路径,简化了设计难度,改变了虚目标切换方式,避免了大量复杂计算.实验结果表明,提出的方法可以帮助机器人在全局信息未知的复杂环境中导航,在趋近目标点的过程中能有效避障,无冗余路径产生,且轨迹平滑.     

输出隶属函数不均匀分布时典型模糊控制器的结构分析

针对两输入 (e,Δe)一输出 (Δu)的典型模糊控制器 ,其输入变量采用三角形、全交迭、均匀分布的隶属函数 ,输出变量采用不均匀分布的单点隶属函数 ,当采用线性控制规则和 Sum- Product推理方法时 ,推导了输出的解析表达式 ,分析了其结构特性和极限特性。进而对最常用的输入变量各取 5个模糊子集的情况进行了详细分析 ,研究了输出隶属函数参数对典型模糊控制器性能的影响 ,并将理论结果应用于倒立摆的模型参考模糊自适应控制     

空调水系统上位机控制器的设计及仿真评估

设计了集中空调水系统层次实时在线的上位机控制器，并对其进行仿真在线评估．该控制器采用基因遗传优化算法，能够快速准确地获得各控制变量在预测时间内的最优设定值．实时仿真试验表明，其与固定设定的上位机控制器，以及局部层次的上位机控制器相比，能够在满足控制稳定性的前提下，最大限度地节约整个水系统的总能耗．