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随着数控技术的不断发展,传统数控系统因其专用、封闭的结构特点限制了自身的性能,已不能很好地满足现代制造业的需求。为此而提出的开放式数控系统具有更优的可用性、可维护性和稳定性。开放式数控系统一经提出便成为数控技术研究领域的重点和热点。
传统数控系统采用的调度算法是静态的、单一的、开环的,在任务运行前需准确预知任务的时间参数,且系统的资源不能被充分利用,所以不能很好适应动态、复杂的开放式数控系统。本论文结合数控系统的特点,设计了一种基于反馈控制的分层调度框架FHSF(Feedback-based Hierarchical Scheduling Framework)。FHSF采用反馈控制和分层调度的方法,提高调度算法的准确性与可靠性,从而可更好地适应数控系统对开放性的需求。
蓝天数控系统采用基于RTAI的Linux作为其实时操作系统。本文首先分析了经典实时调度算法的原理及其适用范围,并指出目前调度理论研究中存在的问题与局限性;其次,详细地分析了RTAI中任务的调度过程与调度原理,为实现反馈调度器提供基础;再次,在Linux下设计实现了针对软实时任务的反馈调度器,并提出了一种针对数控系统中混合任务集的反馈调度框架FHSF。该框架通过监控系统当前的负载和任务错失率,对系统中到来的任务进行可调度性分析,动态地调整软实时任务的时间参数;最后,搭建仿真平台RTSIM,并在此平台上分别仿真实现了后台调度算法与分层调度框架FHSF。经过多种负载下的实验对比,证明了FHSF相对于后台调度算法可以使系统资源得到更充分的利用,并保证系统在各种负载的情况下均能获得良好的性能。