ASIGNACION DINAMICA DE RECURSOS A TAREAS DE CONTROL EN SISTEMAS DE TIEMPO REAL Pau Mart´ ı, Manel Velasco, Jos´ e Y´ epez, Jordi Ayza, Ricard Vill` a y Josep M. Fuertes Dept. Enginyeria de Sistemes, Autom` atica i Inform` atica Industrial, Universitat Polit` ecnica de Catalunya Pau Gargallo, 5, 08028 Barcelona, Spain {pau.marti,manel.velasco,jose.yepez,jordi.ayza,ricard.villa josep.m.fuertes@upc.es} Resumen En este trabajo mostramos que, en los sistemas de tiempo real, el rendimiento de control propor- cionado por un conjunto de tareas de control que se ejecutan de forma concurrente mejora signi- ficativamente si los recursos de c´ omputo se asig- nandin´amicamente seg´ un el estado de los sistemas controlados. Adem´as presentamos la pol´ ıtica de asignaci´on de recursos ´ optima en el sentido que maximiza el rendimiento de control proporcionado por el conjuto de tareas teniendo en cuenta la restricci´ on en la limitaci´ on de los recursos de c´ omputo. Palabras clave: Sistemas de tiempo real, sis- temas controlados por computador, asignaci´ on de recursos,optimizaci´on. 1 INTRODUCCION En los sistemas de control de tiempo real, la asig- naci´on de recursosa tareas de control determina el rendimiento de los lazos de control. Las t´ ecnicas tradicionales de tiempo real de asignaci´on de re- cursos a tareas de control est´an basadas en es- trategias que asignan est´aticamente una porci´ on de procesador a cada tarea de control, independi- entemente de la din´ amica que cada lazo de control tenga en tiempo de ejecuci´on. Pero si nos fijamos en el comportamiento de los lazos de control y en la relaci´ on existente entre rendimiento de con- trol y la frecuencia de ejecuci´ on del controlador, estas t´ ecnicas parecen ser no ´optimas. Un con- tralador puede no necesitar toda la frecuencia de ejecuci´on asignada si el sistema controlado est´a en equilibrio. Cuando el sistema controlado sufre una perturbaci´ on y su estado es desplazado lejos del punto de equilibrio, un incremento en la fre- cuencia de ejecuci´on de la tarea de control puede acelerar su recuperaci´ on [7]. Teniendo en cuenta esta observaci´on, en este tra- bajo mostramos que asignando din´ amicamente re- cursos a tareas de control seg´ un el estado de los sistemas controlados, el rendimiento de control proporcionado por el conjunto de tareas de con- trol se puede mejorar significativamente. Concre- tamente, presentamos una pol´ ıtica de asignaci´on de recursos ´optima para tareas de control (en el sentido de ser la soluci´ on a un problema de opti- mizati´ on lineal con restricciones), que llamaremos ´ optima. La correctaimplementaci´on de la pol´ ıtica ´ optima, as´ ı como la implementaci´on de otra pol´ ıtica de asignaci´on de recursos en lazo cerrado, llamada proporcional y desarollada para el estudio compar- ativo, pasa por considerar dos apectos. Primero, estas pol´ ıticasrequieren la implementaci´on de tar- eas de control capaces de ejecutarse con distintas frecuencias, proporcionando mejor rendimiento de control cuanto mas proporci´ on de procesador se les asigna [8]. Segundo, la implementaci´ on requiere el soporte de un sistema de tiempo real flexible, ca- paz de cambiar din´ amicamente los recursos asig- nados (via modificaci´ on de los periodos de las tar- eas, por ejemplo), garantizando as´ ı mismo las re- stricciones temporales de las tareas, como ofrece el sistema de tiempo real RBED (Rate-Based Ear- liest Deadline) [2]. Presentamos resultados experimentales que mues- tran que dada una misma secuencia de pertur- baciones generadas de forma aleatoria sobre un conjunto de lazos de control, la pol´ ıtica´optima mejora significativamente el rendimiento de con- trol (proporcionado por el conjunto de tareas de control) con respecto a la implementaion tradi- tonal (pol´ ıtica que llamaremos est´ atica), y maxi- miza el rendimiento de control comparado con la pol´ ıtica proporcional. El resto de este trabajo se estructura como sigue. Secci´on 2 repasael estadodel arte. La assignaci´on de recursoscomo problema de optimizaci´on se for- mula en la Secci´on 3y se solucionaen la Secci´ on 4. Secci´on 5 presentalos resultados experimentales y Secci´on 6 concluye el trabajo. 2 ESTADO DEL ARTE Las t´ ecnicas que presentamos son similares a las t´ ecnicas de asignacin de recursos presentadas en [11] y [6]. El objetivo del trabajo [11] es en el dise˜ no de controladores para satisfacer criterios de XXV Jornadas de Automática Ciudad Real, del 8 al 10 de septiembre de 2004