Arquitecturas flexibles para sistemas de control de tiempo real

Abstract

Los sistemas de tiempo real fueron, en un principio, concebi-dos para ser utilizados en aplicaciones críticas tales como sistemas espaciales, aviación, control de centrales, plantas industriales. En este tipo de aplicaciones, las decisiones que provienen de estos algoritmos de control deben ser aplicadas antes de un determinado instante de tiempo denominado vencimiento. Debido a que estas aplicaciones son conside-radas críticas, las primeras investigaciones definieron a estos sistemas como de tiempo real duro, en los cuales ningún ven-cimiento puede ser perdido. Generalmente, las condiciones para garantizar tiempo real duro son pesimistas y los sistemas resultan en consecuencia sobredimensionados. Esta capa-cidad de procesamiento ociosa fue utilizada para la ejecución de tareas denominadas blandas. Estas tareas son atendidas por el sistema una vez que las condiciones temporales duras están garantizadas. Una de las mayores áreas de utilización de sistemas de tiempo real son las aplicaciones de control. Sin embargo, y debido a las discrepancias existentes entre la teoría de control y la de tiempo real, existen perturbaciones que los sistemas de tiempo real producen en las aplicaciones de control. Estas perturbaciones son debido a que en un sistema de tiempo real, las estrategias de control pueden ser relegadas del uso del procesador produciendo retardos cuando existen tareas de mayor prioridad que requieren su utilización. Como estos retardos no son constantes de invocación a invocación de la tarea de control, se produce un jitter que no es tenido en cuenta por la teoría de control y que puede provocar efectos indeseables sobre la aplicación. Por consiguiente, el modelo de tareas considerado por la teoría clásica de tiempo real no es enteramente adecuado para su utilización en sistemas de control.Esto se debe a que en ellos, no resulta suficiente observar el cumplimiento de los vencimientos ya que aparecen nuevos requerimientos temporales no contemplados por dichos modelos como son las fluctuaciones en los tiempos de actualización de parámetros de control y de las señales de comando, que provocan per-turbaciones indeseadas en el sistema a controlar. En este contexto, esta tesis propone la utilización de técnicas que admiten una violación acotada de los requerimientos en pos de garantizar su aplicabilidad a sistemas de control intole-rantes a variaciones en los tiempos de activación y respues-ta de tareas críticas aprovechando tanto los tiempos ociosos del sistema como produciendo pérdidas controladas de venci-mientos que no comprometan la integridad del sistema. El objetivo principal de esta tesis consiste en el análisis y de-sarrollo de disciplinas de planificación en tiempo real de bajo jitter para aplicaciones de propósito dedicado en sistemas de control.