他们的新方法可能揭示出，控制系统的鲁棒性或许不如之前基于基准测试所假设的那样强。凭借这项研究成果，该研究团队在国际知名的欧洲微型计算机实时系统会议（ECRTS）上荣获“最佳论文奖”。

控制系统用于监控设备或各个系统组件的正常运行，其应用范围十分广泛，从控制家用冰箱的温度到控制汽车的巡航控制，再到监控工厂中的各种生产步骤，无所不包。在这三个例子中，控制系统的故障都会造成负面影响。“正因如此，这些系统在设计之初就具备了抵御各种干扰的鲁棒性，”计算机科学教授玛蒂娜·马吉奥（Martina Maggio）说道。她自2020年起在萨尔兰大学任教，研究方向为控制系统工程和计算机系统设计交叉领域。

迄今为止，研究主要集中在控制系统的稳定性上——即，这类系统在完全失效之前能够承受多少次信号丢失。 “稳定性是衡量控制系统鲁棒性的重要指标，但我们认为分析应该更加精确。如果传感器或执行器持续接收信号，但控制器‘仅仅’错过了截止时间，以一定的延迟发送控制信号，会发生什么情况？”教授问道。

这正是Martina Maggio研究团队的切入点：与以往的方法不同，这个国际团队的新方法不仅能显示控制系统是否具有故障安全性，还能显示其性能开始下降的临界点。科学家们还可以确定系统在性能下降后需要多长时间才能恢复到其全部性能。
“正因如此，我们的方法可以揭示，控制系统的鲁棒性可能不如之前基于基准测试所假设的那样。这是因为，在系统完全失效之前，可能会出现一些不良甚至危险的行为，而我们的方法可以及早检测到这些行为，从而避免它们的发生。”Martina Maggio说道。

这项新的分析技术能够精确确定控制系统在性能下降到可接受的水平之前可以容忍多少次“截止时间错过”。这也有助于系统优化。它可用于决定何时投入更多资源来执行控制系统以维持性能。此外，它还有助于发现资源投入过多的地方，并通过放宽默认值来节省计算能力。研究人员在一个包含 133 个系统的参考数据集上测试了他们的方法，这些系统被认为是工业控制设备的代表。由此，他们证明了他们提出的性能分析能够有效地近似真实世界系统的性能。

这项工作由 Martina Maggio 在隆德大学发起，并与她的博士生 Nils Vreman 和 Anton Cervin（均来自瑞典隆德大学）合作完成。他们共同获得了 2021 年欧洲微型计算机实时系统会议 (ECRTS) 的“最佳论文奖”。这项工作是在欧盟“地平线 2020”计划 ADMORPH 项目 (http://www.admorph.eu) 的框架下进行的。