[发明专利]具有短执行时限的鲁棒系统控制方法

说明书

一种具有短执行时限的鲁棒系统控制方法。提供了一种控制系统的方法，包括如下步骤：发起任务，所述任务与最坏情况执行时间相关联；以及在分配给任务的执行的时隙之后，监测任务的结束；其中所述时隙比所述最坏情况执行时间短。

技术领域

本发明涉及关键自动系统的控制。本发明应用于稳定性是关键问题的鲁棒(robust)自动系统，比如航空电子系统。

背景技术

关键安全产品，比如航空电子产品，通常根据严格的安全规范进行开发。这些安全规范包括系统定时行为的确定和预测。通常，总体开发方法是基于控制设计和实现关注事项的分离。

在控制设计期间，重要的问题是保持具有等距样本且无抖动的恒定采样率，以及具有可忽略不计的、或者固定已知的延迟。而且，根据实时调度理论，其主要地着重于为资源标注尺寸以满足时限(或者等价地，着重于针对给定资源的调度分析)。

通常，在运行期间，系统的每个资源都被分配了时隙用以响应请求。如果资源响应过迟，则响应将不被考虑。例如，考虑飞行命令，如果飞行员输出命令来启动发动机电源，则将时隙分配给发动机电源控制系统以将命令施加到发动机。如果在时隙结束之前仍没有施加命令，则控制系统可以被认为是有故障的并且飞机的总体安全系统可以选择辅助的发动机功率控制系统。

在计算机科学和实时调度领域，主要目标在于考虑固定时段和硬时限的情况下来实现这些控制任务。通常这些时限被选择为等于或大于“WCET”(最坏情况执行时间的缩写)。必须精确地获知WCET以保证系统的安全工作。

这种假设适用于控制和调度设计之间的分离，但是却导致了计算资源(CPU资源)的非最佳使用，并且该方法面临技术、经济、和工业的挑战。

现有技术方法中的一个最严峻挑战是用于标注系统尺寸所需的WCET的确定。结果的可靠性与处理单元的可预测性相关联。

即将生产的处理器似乎偏离了执行时间的可预测性和决定性目标。由于新处理器的加速却难预料的机制，处理速度和性能快速增长，但是变得难于预测对在最坏情况下考虑的执行时间的影响。现今，虽然提出了多种尝试来确定WCET的上限，但是传统和当前的方法都难应用于现今处理器世代，并且产生出悲观的值，也就是说会导致系统运行过于保守的值。

然后，为了实现控制规则，现有技术的不灵活和昂贵的方法包括，从硬件、操作系统和通信协议方面构建高度确定的系统，使得实际的执行参数满足理想值。实质上，单纯基于WCET和硬时限因素的实施方式是保守的，并且导致计算和网络资源的非最优使用，并且最终导致电源、冷却系统和重量过大。

当前的实时系统设计方法和相关的分析工具不能提供足够灵活的模型来很好地适应控制系统需求。而且，经典控制理论并没有教导如何在设计和实施阶段中将资源和依赖性约束包含到控制器中。

总之，用于自动系统的现有技术控制技术实施用于控制任务执行的硬时限并且不允许错过任何时限。此外，由于大部分时间中任务完全能够在WCET时限之前输出结果，因此WCET方法并不允许CPU资源的最优使用。(换句话说，任务执行持续时间达到WCET的情况是非常不常见的)。

所以，需要优化关键自动系统中的计算机资源。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种控制系统的方法，包括如下步骤：

-发起任务，所述任务与最坏情况执行时间相关联；以及

-在分配给所述任务的执行的时隙之后，检测所述任务的结束；

其中所述时隙比所述最坏情况执行时间短。

所以，在检查任务是否结束之前以及在执行后续动作之前，并不系统地等待最坏情况执行时间(WCET)逝去。这导致计算能力方面的节省。