[发明专利]在时间触发控制器中确定计算操作的时隙的持续时间的方法及其控制器

说明书

一种在时间触发控制器中确定计算操作的时隙的最佳持续时间的方法，该控制器包括：传感器子系统、计算子系统、致动器子系统和时间触发通信系统，其中该计算子系统执行anytime算法。在开发阶段，探测该anytime算法的多个执行时隙的持续时间。在每段持续时间中，在目标应用环境中执行多个帧。在每个帧中，计算子系统利用anytime算法估算出可观察状态变量的不精确预期值和可观察状态变量的精确预期值。通过该精确预期值与该不精确预期值，监视器子系统计算anytime算法的不精确性和模型误差，并因此估算出时隙的持续时间的平均anytime算法不精确性和平均模型误差，并且在开发阶段结束时，选择一执行时隙的持续时间，其中该平均模型误差和该平均anytime算法不精确性之和是最小的。

技术领域

本发明涉及一种用于控制一控制对象的分布式计算机系统。

特别是，本发明涉及一种在时间触发控制器中确定计算操作时隙的最佳持续时间的方法，该时间触发控制器由传感器子系统、计算子系统、致动器子系统和时间触发通信系统构成。

背景技术

在控制系统中，控制器周期性地与现实世界中的控制对象交互，以使控制对象实现要求的行为。

控制器与控制对象之间的这些周期性交互发生于两个不同的周期性瞬时：(i)观察时点(或抽样瞬时)，在该观察时点(或抽样瞬时)，控制器观察控制对象的状态；以及(ii)致动时点(或致动瞬时)，在该致动时点(或致动瞬时)，控制器设定致动器在现实世界中进行操作从而影响控制对象的未来实际行为的设定值。

在许多情况下，控制器由分布式计算机系统实现，该分布式计算机系统由带传感器的节点计算机、执行控制模型的节点计算机以及控制致动器的节点计算机构成。所述节点计算机利用实时通信系统交换消息。

抽样瞬时与相应的致动瞬时之间的一系列计算操作和通信操作形成帧。在给定的操作模式下，帧的持续时间应当是恒定的。一个帧的结束时点是后续帧的开始时点。

在时间触发(TT)控制器中，如果稀疏时基的优选容错全局概念在所有节点计算机可用，则可在开发阶段指定周期抽样瞬时、周期致动瞬时和时间触发通信系统发送和接收消息的周期瞬时。

稀疏时基支持在时域中进行事件的系统范围一致性排序[1]。

由此可见，在时间触发(TT)控制器中，计算操作的时隙长度，即，对控制模型开始执行与终止执行之间的时间间隔为固定，并且必须事先在开发阶段确定。

发明内容

本发明的目的是提供一种在时间触发控制器中确定计算操作的时隙长度的方法。

利用具有权利要求1所述特征的方法实现该目的。

Anytime算法

在控制模型中执行控制算法的最小时隙长度必须长得足以对于输入域的全部数据点，该控制模型能够传递满意结果。

如果在特定境况下其是合格的(adequate)(但是不一定是最佳的)并且满足全部安全要求，则结果是满意结果[2]。

必须利用WCET估算的现有技术方法确定传递满意结果的控制算法的WCET(最坏情况执行时间)分析[3]。

算法的WCET估算的现有技术方法产生过长的时隙长度，因为WCET分析必须击败两个敌人，一个敌人来自下面而一个敌人来自上面。来自下面的敌人指现代硬件架构固有的时间不确定论(temporal indeterminism)。来自上面的敌人指算法问题，例如，使得难以对给定输入域的全部数据点建立受WCET约束的计算花费高的算法的复杂性。

由此可见，对于输入域的大多数数据点，该控制算法会早期传递满意结果并且在终止该控制算法与终止所提供的未用执行时隙的持续时间之间剩下相当长的时间间隔。我们将该未用时间间隔称为执行时隙疏密度(laxity of an execution slot)。