[發(fā)明專利]一種軟數(shù)控系統(tǒng)的實時任務調度方法

無效

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• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101807065A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 萬加富;蔡增祿;李迪;王巧巧
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18;G06F9/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)控系統(tǒng)中的任務調度技術領域，具體涉及一種軟數(shù)控系統(tǒng)的實時任務調度方法。

背景技術

開放式數(shù)控系統(tǒng)主要有三種結構，即：專用CNC+PC、通用PC+運動控制器和軟數(shù)控系統(tǒng)。其中軟數(shù)控系統(tǒng)是采用多任務實時操作系統(tǒng)，將運動控制部分與管理部分集成到一個硬件平臺上，插補等關鍵任務在實時操作系統(tǒng)中實現(xiàn)，滿足數(shù)控系統(tǒng)在功能方面和非功能方面(主要表現(xiàn)在實時性)的要求。軟數(shù)控系統(tǒng)的加工質量與實時任務運行的確定性密切相關，其關鍵任務的合理調度尤為重要。

目前，對實時調度算法的研究，是實時領域的一個重要研究課題。混雜系統(tǒng)的特征是系統(tǒng)中包含有非實時任務，實時突發(fā)性任務，周期性實時任務等類型，軟數(shù)控系統(tǒng)就是典型的混雜系統(tǒng)。對于非周期性任務的調度，一般是為其預留一定的CPU資源。從調度算法的實現(xiàn)架構上看，所有的調度算法可以分為開環(huán)調度算法和基于反饋的閉環(huán)調度算法。最經(jīng)典的開環(huán)調度算法是RM(Rate-Monotonic)算法和EDF(Earliest?Deadline?First)算法。其中RM算法實現(xiàn)比較簡單，但CPU的利用率不高，并且靈活性較差。EDF算法體現(xiàn)出更大的靈活性，系統(tǒng)在運行中根據(jù)臨時的任務緊迫程度來確定優(yōu)先級，因此顯得更為合理，但系統(tǒng)的調度更為復雜，在系統(tǒng)負荷較重的情況下，任務的執(zhí)行具有較大的不確定性。

基于反饋的閉環(huán)調度算法是近年實時調度領域的研究熱點。其中主要的算法有神經(jīng)反饋調度、模糊反饋調度等，這些反饋調度算法都是以CPU的利用率作為調度的反饋量，能夠保證任務都在截止期前執(zhí)行，并且具有比較強的調度靈活性，最大限度的利用了系統(tǒng)的資源。但是這些算法應用于軟數(shù)控系統(tǒng)中，只能保證軟數(shù)控系統(tǒng)混雜任務的可調度性，即任務不錯過截止期，但由于軟數(shù)控系統(tǒng)資源的競爭，一些關鍵的實時任務(如伺服任務、插補任務)易存在較大的輸出抖動，從而影響軟數(shù)控系統(tǒng)的加工精度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服因軟數(shù)控系統(tǒng)資源競爭引起的關鍵實時任務抖動過大的問題，提供一種軟數(shù)控系統(tǒng)的實時任務調度方法。本發(fā)明通過給非實時任務和實時突發(fā)性任務預留一定的CPU資源，根據(jù)周期性實時任務期望的抖動范圍，應用二維模糊反饋調度器動態(tài)調整關鍵實時任務的周期，保證關鍵任務的抖動在期望的范圍內，從而改善因關鍵任務的輸出抖動過大引起的軟數(shù)控系統(tǒng)性能下降。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種軟數(shù)控系統(tǒng)的實時任務調度方法，所述軟數(shù)控系統(tǒng)是采用多任務實時操作系統(tǒng)，將運動控制部分與管理部分集成到一個硬件平臺上，關鍵任務在實時操作系統(tǒng)中實現(xiàn)，所述關鍵任務主要包括軟數(shù)控系統(tǒng)的伺服任務和插補任務；該方法包括以下步驟：

(a)根據(jù)軟數(shù)控系統(tǒng)中的任務情況，為非實時任務和實時突發(fā)性任務預留CPU資源；

(b)周期性實時任務抖動范圍的確定，計算輸出抖動反饋量，所述周期性實時任務主要包括伺服任務和插補任務；

(c)根據(jù)周期性實時任務的抖動情況，結合調度算法框架，確定模糊反饋調度的輸入量、輸出量及隸屬度賦值表；

(d)計算出模糊反饋調度表，進一步求出實時任務周期與抖動的關系表，并存于軟數(shù)控系統(tǒng)的內存中，采用直接查模糊反饋調度表動態(tài)調整關鍵性周期性實時任務的周期。

上述的軟數(shù)控系統(tǒng)的實時任務調度方法，步驟(a)所述任務情況包括任務的實時性和混雜性。

上述的軟數(shù)控系統(tǒng)的實時任務調度方法，在所述步驟(a)中，為非周期性任務預留CPU資源，其中CPU資源的利用率為：

U=Σprti.eprti.T+Uothers]]>

在所述步驟(b)中，所述輸出抖動反饋量的計算方法為：