基于累加式实时串并联变换算法的机械故障声学监测方法

针对基于物联网(IoT)的冲压机床故障监测问题,为了降低冲压机床故障监测的计算复杂度,并提高其低频识别的精度,提出了一种无需机器学习技术的实时性机械故障声学监测方法,即基于累加式实时串并联变换算法的机械故障声学监测方法。首先,研究了物联网场景中冲压机床声学低频分析的必要性,并给出了声学信号的表达式;然后,针对频率轴上多个周期信号重叠导致参数估计较为困难的问题,提出了一种累加式实时串并联变换算法,将输入的采样序列馈入多个具有不同输出端口的串并转换器,从累加的波形中检测出最大绝对值,并进行了比较;最后,通过样本时隙划分,将累加式实时串并联变换算法应用于机械故障监测;通过仿真和冲压机床实机测试,对累加式实时串并联变换算法和实时性机械故障声学监测方法的有效性进行了验证。研究结果表明:在无需大量信号样本的情况下,使用累加式实时串并联变换算法有利于提高低频带的识别精度;在直方图相关性方面,累加式实时串并联变换算法和Morlet小波变换具有相同的性能,且均明显优于短时傅立叶变换;同时,尽管累加式实时串并联变换算法需要的加法总数比Morlet小波变换多2.5倍,但是乘法总数减少了20447%,大幅减少了计算的复杂度。

资源限制性并行任务固定优先级可调度性分析

异构多核平台的发展,导致并行任务需要执行在具有多样性资源的多核平台上.虽然,并行任务的某个程序片段只能在规定的资源上执行,但是这样操作可以充分利用各类不同资源的特性,达到更加快速节能处理任务的目的.同时,具有资源限制任务的可调度性研究在实时嵌入式系统领域已有一定的研究成果,但是采用的任务模型相对简单,分析方法不够精确.鉴于此,本文对具有资源限制性的并行任务在全局固定优先级调度策略下的可调度性问题进行了研究,基于单并行任务的分析方法提出了基于全局固定优先级调度策略的分析方法.首先,基于分解策略提出了高优先级任务干涉的分析方法.然后,将高优先级任务干涉分析方法和单并行任务提出的路径抽象技术相结合,推导出并行任务的最差响应时间算法.最后,通过仿真实验进行验证所提出的算法在可调度性、精确度层面的性能.实验结果表明,提出的算法在各个参数下的接受率实验符合实验预期,分析时间相对降低,但平均分析时间仍然在离线分析的可接受范围内,提出的算法能够对实时系统并行软件设计提供一定的指导价值.

基于强化学习的并行任务实时调度方法

针对现有并行任务调度算法大多未考虑环境的不稳定性以及缺少通用性、实时性等问题,提出一种基于强化学习的并行任务实时调度方法。将任务调度建模为一个马尔可夫决策过程,通过智能体与环境的交互,使用近端策略优化方法。其中,使用仿真方法来构造奖励函数,并通过降噪自编码器为优势估计函数添加经验项,使得智能体能够学习到高效且可靠的调度策略。两个场景下的仿真对比实验结果表明,采用该方法比现有方法提升时间利用率超过17%,提高产出超过16%,能够在毫秒级时间内实时调度。

异构多核全局限制性可抢占并行任务可调度分析

异构多核平台可以利用不同类别体系结构的处理器来执行特定任务,从而达到提高性能和降低功耗的目的.然而,向大规模异构平台迁移极其困难,且大规模的、必要的程序并行会导致软件调度的复杂度.虽然,基于有向无环图(directed acyclic graph, DAG)并行任务模型已有相关的研究工作,但是基于DAG任务模型的限制性可抢占的调度策略研究仍存在不足.鉴于此,主要讨论了DAG任务在异构平台上进行全局固定优先级限制性可抢占调度时的最差响应时间(worst case response time,WCRT)分析,对并行任务的每个结点可用的处理器资源进行了一定的限制,即只能执行在规定类型处理器上的任务.基于最新的单分类并行任务的可调度性分析,提出了多个并行任务的可调度性分析.进一步,提出了高优先级任务的干涉量与低优先级任务的阻塞量的计算方法;结合最新的分类并行任务的任务内干涉计算方法,最终提出了一种伪多项式的分析方法.实验结果表明,提出的算法能够在合理的时间范围内得到任务集可调度性的分析结果,且任务集的接受率随各个参数的变化符合预期.

线性加速比并行实时任务的节能研究

节能设计是嵌入式实时系统中一个重要的研究方向.目前的研究大多采用串行任务模型,很少关注并行任务.文中研究了在离散工作模式与实时约束下,多核平台下的线性加速比并行实时任务的能耗最小化问题.文中假设所有处理器核都支持DVS技术且加速比是线性的,在此条件下,文中首先给出一个定理证明了当各任务执行在系统全部核上时系统能耗最小.然后,将问题建模为一个0-1整数线性规划,利用最早截止期优先算法确定任务调度,并给出了两个高效的节能算法确定各任务的工作频率.文中最后通过大量的模拟实验,证明提出的算法的效果显著,可以达到几乎与最优解相同的节能效果.

基于SRIO的实时并行图像处理机

针对大视场高分辨率光电实时处理系统实时性问题,分析光电弱小目标检测的任务特点,从处理器节点、存储器和连接处理器节点的网络3个方面分析实时并行处理机的设计要点,设计一种基于SRIO技术的双DSP+FPGA并行处理机。FPGA实现低层处理算法,DSP实现高层处理算法,任务划分采用区域分解并行算法,实验结果证明该设计具有可行性。

μC/OS-Ⅱ任务管理的硬件实现

针对实时操作系统的开销导致应用程序可执行性降低的问题,提出了基于FPGA的硬件实时操作系统设计方案,实现了μC/OS-Ⅱ任务管理模块的硬件化。采用FPGA片内寄存器实现等待任务列表,并设计了相应的硬件电路访问该表,节省了系统由于频繁访存而浪费的时间。通过设计基于片内寄存器的TCB及基于组合电路的任务调度器,充分发挥了多任务潜在的并行性。整个设计采用VHDL,通过ISE8.2软件时序仿真验证。仿真结果表明,利用硬件实现减少了任务运行时间,使其在一些实时性要求较高的场合得到应用成为可能。

多核系统中基于动态电压频率调节的实时节能调度研究

在实时嵌入式领域,特别是无线移动和便携式计算领域,能耗是首要考虑的因素,这也是多核处理器尚未在嵌入式领域全面展开应用的首要因素。目前针对多核系统的实时应用,基于动态电压频率调节(DVFS)的实时节能调度技术研究得较少,还有许多问题亟待解决。本文介绍了多核系统中动态电压频率调节技术,分析讨论了当前多核系统中实时调度研究进展,主要针对同构多核、异构多核、并行任务模型和弱硬实时模型等方面,深入探讨了多核系统中基于DVFS的实时节能调度。本文结合多核系统、电压频率动态调节节能和实时调度,探索了多核系统中的实时节能调度,奠定了理论和技术基础,具有重大的理论意义和现实应用价值。

基于PC104与PLC的锂电池全自动卷绕机控制器设计

文章详细分析了传统的锂电池卷绕机控制方案,为了克服传统设计中控制周期长,控制策略简单,成本高的问题并结合卷绕控制系统的要求,提出了一种基于PC104和PLC的锂离子电池全自动卷绕机混合控制器方案,以对实时性的要求为标准对卷绕系统任务分解,以功能应用为目标对系统进行了模块化设计,阐述了模块间的通信机制和多电机运动控制的实现方法。应用表明改进后的控制方案提高了系统的实时性能,能够实现高精度的变速度控制,较大地降低了生产成本。

多核DSP实时图像处理平台设计与实现

为了实现对高帧率、高分辨率图像的智能化实时处理,要求图像处理系统具有较高的数据传输带宽和数据处理能力。采用多核DSP作为核心处理器来解决目前图像采集平台面临的数据传输瓶颈和处理瓶颈,利用FPGA硬件化并行处理的特性完成多路视频的预处理,设计了高速串口Rapid Io通信接口实现视频的实时传输,对DSP的多核调度特性进行分析,保证处理的实时性,并采用相关算法验证系统的性能。

嵌入式系统在微机继电保护中的应用

探讨了基于ARM9和μC/OS-II的微机继电保护系统设计方案。系统以AT91RM9200芯片为核心构成高速保护装置,利用实时嵌入式操作系统μC/OS-II,不仅能较好地完成复杂的继电保护,而且可保证装置的处理速度。讨论了基于ARM9和μC/OS-II的系统硬件结构、开发特点以及系统软件流程。初步试运行效果表明,所设计系统运行的稳定性和健壮性是满意的。

多处理器调度算法实现及其Petri网建模与仿真

多处理器调度算法在嵌入式实时系统领域中起着关键的作用。根据多处理器的特点,提出一种实时多处理器动态分割并行调度算法SPara。该算法解决了此前多处理器算法,如Myopic、EDPF等仅依据截止期对任务调度产生的问题,实现了增加任务紧迫度限制的调度策略,以及针对执行时间长、截止期紧迫任务的有效调度方法。同时算法结合高级颜色时间Petri网理论进行建模并仿真。测试结果表明,SPara算法在处理器利用率以及调度成功率方面较Myopic等算法有较大提高。

云环境下安全感知的实时并行任务调度算法

云计算是当前IT工业界、学术界研究的热点领域,云环境中的任务安全执行已成为云计算不可忽视的问题。根据并行任务图的结构特点以及对实时性的要求,讨论了实时并行任务子任务的子截止时间如何分配,同时给出计算并行任务子任务的子截止时间计算公式。并且,通过感知并行任务的子任务的子截止时间的要求和计算资源所提供的不同级别的安全性保障,提出了实时并行任务调度算法SARP,不仅满足并行任务完成时间要求同时增加子任务执行安全级别的安全感知。实验表明,该算法不仅能够有效提高每个子任务执行的安全级别,而且能够保证并行任务实时性的条件,对提高实时并行任务执行的安全性具有重要的实际意义。

基于多源信息处理的实时集群计算的设计

针对多源信息实时处理领域的需求,从并行计算方法、并行计算模式和并行程序设计三个方面对实时集群的并行计算进行了深入地分析和研究,设计的实时集群计算平台具有较好的移植性和扩展性.

雷达健康管理软件中的并行处理技术

中央BIT软件是专门针对雷达系统研制的在线健康管理软件;应对工程应用中的实时性要求,采用"多任务并行"思想进行内核数据处理流程设计;简要介绍了雷达中央BIT软件的功能和技术优势;描述了软件中定义的健康数据包的组织结构以及任务处理流程;围绕雷达健康数据包的并行处理技术,重点阐述了软件实现中的多任务数据管道、模块线程以及线程间的数据传递机制;提出了多任务并行处理的时间效用分析方法,以及针对实时性瓶颈的解决措施;工程实例分析结果表明该方法能够有效评价并指导并行处理方案设计;所提出的并行处理技术和分析方法,可为Windows平台上同类软件的研制提供借鉴。

自动称重系统中PLC与上位机串口通信的实现

利用西门子CP340自带的串口通讯协议394R,并根据自动称重系统中重量数据格式的要求自定义应用层协议,用VC++6.0编写应用程序,实现自动称重系统中计算机实时从PLC中读取重量数据。

自动称重系统中PLC与上位机串口通信的实现

利用西门子CP340自带的串口通讯协议394R,并根据自动称重系统中重量数据格式的要求自定义应用层协议,用VC++6.0编写应用程序,实现自动称重系统中计算机实时从PLC中读取重量数据。

基于并行优先级任务树的多核调度方法研究

文章针对具有复杂依赖关系的实时周期任务难以调度的问题,提出了一种模型转化方法,该方法将具有复杂关系的实时结点任务图转化为并行优先级任务树,然后根据模型中定义的优先关系并结合EDF(Earliest Deadline First)算法,将任务调度到相应的核上去执行。仿真试验表明,该方法比核与任务相对应的分配方法不仅可以提高CPU利用率而且大大减少了核间通信的开销。

一种新型混联切削机器人控制软件开放体系结构的研究

本文论述了一种新型混联切削机器人控制软件开放系统体系结构 ,首先进行系统功能要求分析 ,得出系统所需功能 ;然后说明了开放性控制系统的设计思想 ;

Webit四核处理器的性能分析

使用实时操作系统内核来进行多任务的管理,是目前嵌入式应用的一个趋势。面向设备的嵌入式应用由于其资源有限而受到严重的限制,单核处理器已经无法很好地满足一些实际应用。在8位AVR单片机基础上设计并实现了一个面向设备的抢占式实时多任务Webit四核处理器系统,它在总体上保留了Webit2.0内核的主要特性。Webit四核处理器系统采用4个AT90S8515单片机,通过ISA总线相连,并行地处理多任务。实验结果表明其性能大大提高。