实时系统在军事、经济、工业等多个关键核心领域发挥着极其重要的作用，该类系统具备两个典型特征：严格的实时性以及高度的可靠性。其中，实时性是指系统必须保证所有实时任务在其截止时限内完成，可靠性是指当系统的硬件或软件出现故障时实时任务仍可以正常运行。数控系统作为实时系统的一种典型应用，不仅需要实时系统为其提供实时性和可靠性保证，同时还需要对系统中的混合任务集进行合理的调度。但是目前数控系统对任务的调度仍然采用前后台方法，无法满足此类要求。本文以数控系统为研究对象，在总结实时任务调度需求的基础上，综合分析了实时调度算法的特点，提出了用于数控系统的实时调度理论与方法，并通过仿真实验证明了所提算法的有效性和可行性，在工业制造实时技术及应用等方面作了有益的研究。　　 本论文首先对实时系统的调度方法进行了深入研究，提出了一种新的实时调度模型--三级实时调度模型TLRtS(nwee-level real-time scheduling)；然后，在此基础上提出了相应的硬实时容错调度算法和软实时容错调度算法；最后结合具体的实时操作系统RTAI，对调度模型的设计与实现方案做了详细分析，并进行了实验验证工作。研究内容主要包括以下四个方面：　　 第一，为了解决数控系统中多种类型任务的调度问题，提出了一种三级实时调度模型TLRtS。TLRtS将整个系统空间划分为硬实时、软实时和非实时空间，分别用来处理硬实时、软实时和非实时任务。TLRtS具有良好的可扩展性，可以集成多种实时调度算法、服务器算法以及资源访问控制协议。最后，对该调度模型进行了可调度性分析，并通过实例分析证明了该模型的有效性。　　 第二，针对硬实时任务，基于主替代版本模型提出了四种有效可行的硬实时容错调度算法，分别是最迟预分配容错调度算法、双重容错优先级调度算法、抢占阈值容错调度算法和容错优先级可提升的抢占阈值容错调度算法。其中，最迟预分配容错调度算法通过预先分配替代版本的执行区间，能够提高主版本的完成率；双重容错优先级容错算法通过为替代版本分配双重优先级，能够提高硬实时系统的容错能力；抢占阈值容错算法，通过为任务分配两个优先级，能够减少任务间的抢占次数；容错优先级可提升的抢占阈值容错调度算法是对抢占阈值容错调度算法的改进，能够在抢占阈值容错调度算法无法提高系统容错能力的情况下，进一步提高系统的容错能力。　　 第三，针对软实时任务，基于回卷恢复模型提出了一种软实时容错调度算法。首先，提出了一种容错优先级可提升的容错调度算法，并对该算法进行了可调度性分析，在该容错算法的基础上，又提出了一种最优的容错优先级配置搜索算法，该算法能够获得系统中容错优先级分配的最佳策略；然后，结合反馈调度模型，提出了一种具有容错功能的自适应反馈调度算法。经过深入分析和实验证明，该算法在保证硬实时任务按时完成的同时，能够显著提高软实时任务的服务质量。　　 第四，调度模型要在实际中得到应用，需要与具体的操作系统相结合。为达到这一目标，并在实践中检验所提出的方法，设计了TLRtS在实时操作系统RTAI中的具体实现方案。该方案把TLRtS的各个层次与RTAI的内部功能模块相结合，在操作系统级提供可满足实时系统需求的调度支持。本论文根据此设计方案完成了TLRtS模型的实现工作。最后，为检验TLRtS的实际应用效果，利用在RTAI上实现的模型，对数控系统中的任务进行了一系列实验。