30、SDL实时任务：概念、实现与评估

SDL实时任务：概念、实现与评估

1. 控制系统中实时任务的评估

在这部分内容里，我们将展示SDL任务实现的实验结果。为了评估其影响，我们把任务调度策略与SDL实现的标准调度器以及SDL进程优先级调度器进行了对比。

实验场景是对一个连接到控制器局域网（CAN）总线且搭载自适应巡航控制（ACC）系统的网络节点进行评估，这是汽车领域的一个实际场景。ACC是一种增强型巡航控制系统，旨在抵抗诸如当前坡度或空气阻力等干扰变量，保持参考速度。与简单的巡航控制不同，它使用雷达传感器检测汽车前方障碍物的距离。根据障碍物的速度和距离，会调整参考速度以保持最小安全距离，或者启动紧急制动。我们实现的ACC采用了比例 - 积分 - 微分（PID）控制器，以最小化期望速度和实际速度之间的差异。

ACC的抽象调度如图3所示，它每隔20毫秒周期性地计算新的控制量，并通过CAN总线发送到发动机控制单元。图中用 $d_{controller}$ 表示计算控制值并将其传输到CAN控制器所需的时间。为了确保控制器正常运行，控制值必须按时计算和传输，延迟要低，并且参考速度和实际速度的传感器值必须考虑到系统的处理延迟，按时到达PID控制器。图中用 $d_{sensors}$ 表示系统中的传感器延迟，即CAN控制器接收到最后一个传感器值到PID控制器进程更新这些值之间的时间。由于这个延迟可能会变化，因此在调度中必须考虑最大传感器延迟 $d_{sensorsMax}$。如果传感器值尽可能新，也就是生成传感器值的节点的处理延迟、通信延迟和 $d_{sensors}$ 小且几乎恒定，使得周期性控制任务前的 $d_{sensorsMax}$ 较小，就能实现最佳的控制质量。除了周期性的速度值，节点还会接收零星的雷达消息，用于通过修正