Embedding Kalman techniques in the one-shot task model when non-uniform samples are corrupted by noise

The performance of several closed-loop systems whose controllers concurrently execute in a multitasking realtime system may be deteriorated due to timing uncertainties in tasks´executions, problem known as scheduling jitters. Recently, the one-shot task model, that combines irregular sampling, a predictor observer, and strictly periodic actuation, was presented in order to remove the negative effects of jitters. However, its successful application required noise-free samples. In this paper we extend the one-shot task model to the case of noisy measurements. In particular, we embed a Kalman filter into the model taking into account that the available measurements are not periodic. This poses the problem of adapting the standard discrete-time Kalman filter to the case under study, and decide when to apply the prediction and the correction phase. Two different strategies are presented, and their control performance and computation demand are analyzed through real experiments.Peer ReviewedPostprint (published version

Freedom from interference among time‐triggered and angle‐triggered tasks: a powertrain case study

International audienceOver the last years, the amount of software integrated in products like cars, planes, or trains has considerably grown in order to get more intelligent, more open and more communicating embedded systems. Due to this trend, the ability to manage the software complexity while respecting the safety constraints is now key for competitiveness in industrial domains such as automotive, aeronautic or railway.To achieve this challenge, the real‐time kernel plays a major role. Unfortunately the current technologies proposed by the market are handicapped by programming models with poor or nonexistent temporal semantics. This weakness is a really blocking point to keep under control the cost and the time‐to‐ market of safety‐related and always more complex embedded systems.To address these issues, KRONO‐SAFE has extended its real‐time kernel, called KRON‐OS, in order to support aninnovative programming model enabling to mix periodic and aperiodic real‐time references while guaranteeing the freedom from interference among treatments and the determinism of system behavior on single‐core and multi‐core processors

Algoritmo para disminución de degradación del rendimiento en sistemas de control con actuación periódica

Diseñar un algoritmo para disminución de degradación del rendimiento en sistemas de control considerando actuación periódicaLos sistemas de control modernos son implementados en sistemas microprocesados que se desempeñan en tiempo real, ejecutando simultáneamente múltiples tareas. Esto provoca que el rendimiento de la acción de control pueda verse deteriorado por problemas conocidos como: Retardos en los tiempos de muestreo/actuación, latencias de entrada/salida y la incertidumbre provocada por el ruido en el sistema. Como resultado, la acción de control es propensa a la degradación de su rendimiento y no cumple con la demanda de periodicidad. Existen trabajos realizados para enfrentar esta problemática, pero estos requieren que los retardos de control sean constantes. Estos requerimientos se vuelven difíciles de conseguir debido a la latencia existente entre la entrada y salida, además del ruido en el sistema. Contribuyendo a esta problemática se presenta un algoritmo de control, el cual basa su funcionamiento en la sincronización de los instantes de actuación para afrontar los retardos de tiempos y las latencias existentes entre la entrada y salida. Además, incorpora al modelo un filtro de Kalman para reducir la incertidumbre provocada por el ruido en el sistema. Los resultados obtenidos en las simulaciones confirman que el modelo propuesto presenta un rendimiento adecuado, frente a otros modelos de control.Ingenierí

Lazos de control en red con sincronización en los instantes de actuación

Los sistemas conocidos como lazos de control en red (NCS, Networked Control Systems), emplean una red de comunicación que permite a los nodos sensor, controlador y actuador compartir información a través de la misma. Dichos sistemas se caracterizan por trabajar con dos puntos de sincronización (muestreo y actuación) para realizar una acción de control en una planta. Además, debido al uso de una red de comunicación, se insertan retardos de tiempo, que producen problemas de sincronización como retardos de control, errores transitorios y jitter. La mayoría de los análisis realizados para hacer frente a estos problemas requieren que los retardos de control sean constantes y que los puntos de sincronización estén bien definidos en el tiempo, lo cual es difícilmente conseguido debido a la latencia de la red y a factores externos que afectan al desempeño del sistema. Dentro de este marco, se ha desarrollado un nuevo modelo matemático el cual soluciona los problemas de sincronización y adicionalmente basa su funcionamiento en un solo punto de sincronización, en los instantes de actuación. El presente trabajo aborda algunas pautas de implementación para hacer esta nueva técnica aplicable sobre microcontroladores reales; donde los resultados de simulación y experimentos prácticos confirman que la técnica de sincronización en los instantes de actuación es efectiva

Hybrid architectural framework for C4ISR and Discrete-Event Simulation (DES) to support sensor-driven model synthesis in real-world scenarios

While the application of a time-step approach in modeling C4ISR in Missile Defense Warfare (MDW) suffers inaccurate time estimation and relative slow speed, Discrete Event Simulation (DES) can elegantly satisfy these shortages. However, current DES frameworks typically rely on detailed efforts in event analysis for numerous replications before software modification of the simulation scenario can be meaningful. Such approaches have limited adaptability, especially regarding flexibility of scenario design and customizability of entity definition. This dissertation proposes an improved DES framework, Adjustable and Extensible Modeling Framework DES (AEMF-DES), which embeds the primary principles of a topical theme into a program to perform adjustable and extensible studies that can be explored by the analyst. To prove the feasibility of AEMF-DES, a Missile-Defense Simulation application (MDSIM) is also developed during this research. MSDIM simulates the C4ISR processes in Missile Defense Warfare and can estimate the overall effectiveness of a defenders deployment or attackers strategy. Additionally, based on the interest in sensor deployment evaluation, a k-coverage rate problem is also studied. Current k-coverage algorithms can only deal with binary and omnidirectional sensor models which cannot provide enough simulation fidelity if higher resolution is needed. An improved k-coverage rate algorithm is proposed in this research to handle the probabilistic and directional sensor models. A separate simulation test successfully demonstrates the feasibility of this new calculation algorithm in estimation of the k-coverage rate problem with probabilistic and directional sensor models. Considered together, the architecture implemented in this example software illustrates the value of integrating hybrid simulation techniques to support C4ISR analysis related to Missile Defense Warfare.http://archive.org/details/hybridrchitectur1094537598Lieutenant Commander, R.O.C. (Taiwan) NavyApproved for public release; distribution is unlimited