Design of Distributed Fault-Tolerant Industrial Network

A token-bus-based design method of the distributedfault-tolerant industrial network is presented in this pa-per.The dual-link network is of hot-redundancy.The performance of the network is also discussed.

火电厂开关量控制系统的逻辑优化

传统的热控设计以满足工艺要求为目的,基本不考虑容错,热控设备出现故障时常会导致机组跳闸。通过对火力发电厂开关量控制系统的分析,探讨逻辑优化的基本方法。提出在热控设计中引入容错逻辑设计思路,采用对单点保护引入故障鉴别信号、坏信号剔除等逻辑优化方法,提高热控保护系统的可靠性;介绍了运用逻辑代数对复杂逻辑图和复杂开关量控制进行分析和简化的逻辑优化方法。

基于模糊线性规划的模拟电路软故障诊断

研究阐述了一种新的容差条件下基于模糊线性规划理论的模拟电路软故障诊断方法。通过灵敏度分析建立电路测试节点电压增量方程,确立各个元件的模糊隶属函数,从而建立起模拟电路故障诊断的模糊线性规划方程组。通过求解方程组来确定电路中各元件在一定故障情况下的最小变化量。在容差条件下,将方程组的解与各元件容差范围相比较来定位故障元件。从而,兼顾故障元件定位和故障元件参数偏移量确定。实验结果表明,该方法可以有效地实现模拟电路元件参数在一定容差范围内随机变化条件下的软故障诊断。

基于虚拟电阻的MMC子模块故障容错环流抑制策略

针对模块化多电平变流器(MMC)子模块故障下容错环流抑制问题,分析了子模块故障状态下的环流特性,进而指出了准比例谐振(PR)控制在子模块故障容错环流控制中的通用优势。通过对采用准PR控制方式的子模块故障容错环流控制器进行分析与改进,提出了一种包含虚拟电阻前馈补偿环节的子模块故障容错环流抑制策略,其在保证实现子模块故障下环流抑制的同时可通过引入的虚拟电阻提高整个控制器的响应速度,使得子模块故障时刻的直流电流以及环流的冲击得到快速、有效的限制,优化了整个系统的性能。仿真与实验结果验证了该环流抑制策略的有效性。

PMSM的电流传感器故障诊断与容错控制

以永磁同步电机(PMSM)的矢量控制系统为研究对象,在空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的基础上,提出一种电流传感器的故障诊断及其容错控制方法。首先分解直流电流来粗略重构定子电流,通过对重构的定子电流与测量的定子电流进行比较,来判断各个电流传感器是否发生故障。若定子侧故障,修正重构电流并取代该故障电流;若直流侧故障,用定子电流重构直流电流。利用Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果表明该方法能够快速准确的判断出直流侧或定子侧的电流传感器的故障并实现容错控制。

执行机构故障的航天器姿态容错控制

针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。

基于共参考点冗余的航空总线容错接收方法研究

通过对航空总线数据收发方式的研究,提出了一种新型冗余模式,并以ARINC429总线为例,具体设计并实现了这种方法;该方法通过供参考点的方法,引入了硬件冗余,采用模糊算法作为恢复算法,推理出正确的信息,并结合校验位进行纠错;为避免单粒子效应,采用分层三模冗余的方式实现了这种接收方法;基于FPGA实现了这种方法,对受到干扰时ARINC429信号的接收,并用进行了仿真验证;验证结果说明,这种方法不仅能识别出因受干扰而产生的错误数据,还能对大部分错误数据进行纠错,具有极强的抗干扰能力。

仿血管路径的无线传感器网络故障容错路由算法

为提高无线传感器网络故障容错性和传输稳定性,实现网络负载均衡,提出了一种仿血管路径的无线传感器网络故障容错路由算法。研究了人体血管路径特性及属性关联,对网络节点分区域等级标定并以不同概率值进行静态分簇,运用改进的蚁群算法BWAS(最优最差蚂蚁系统)生成节点路径,以路径信息素值作为传输路径的选择概率建立仿血管拓扑结构路由。因具有多条传输路径并选择最高概率作为传输路由,避免了因节点或链路故障导致数据的延迟或丢失,提高了网络故障容错性和传输稳定性,实现了网络能耗均衡。理论分析和仿真结果表明此算法具有良好性能。

基于虚拟化技术的仿真系统容错优化方法

节点崩溃或者仿真资源不足导致的分布式仿真系统故障,降低了仿真系统可靠性。为保证系统容错效果,降低容错开销,提出了一种基于虚拟化技术的仿真系统容错方法,按照系统故障发生的位置,对不同类型故障动态采用不同类型的容错策略。分析了检查点容错策略的优化方法,给出了最优设置间隔;结合虚拟化技术的优势,解决了副本容错策略的节点选择、副本数量以及位置分布问题;同时,引入基于虚拟机迁移的容错策略,并将其作为检查点容错策略和副本容错策略的补充,以降低容错开销。通过仿真实验数据对比,分析了动态容错策略与普通容错策略的性能,可知动态容错策略保证了系统容错性能,容错开销也保持在较低水平。

人工神经网络在模拟电路故障诊断中的应用

容差和非线性特性使得模拟电路的故障诊断趋于复杂化,针对这两个问题,几年来,人们提出了许多相关的诊断方法,但是,迄今为止,尚没有一种通用的、行之有效的方法。因此,尝试将自组织竞争网络引入到模拟电路的诊断过程中,并提出一种基于竞争网络的诊断方法。由于自组织竞争网络在非线性映射、容错与自学习方面的独特优势,理论上对于解决模拟电路的容差和非线性问题是非常适合的。最后,实例表明,基于竞争网络的方法能够准确识别出电路中的故障。

基于两级神经网络传感器故障诊断与容错控制技术

人工神经网络因其高度的自适应性、很强的自学习能力及容错性等特点,被越来越多地应用于处理传感器的故障诊断和隔离问题中。本文给出了由主神经网络、子神经网络构成两级神经网络的基本结构,主神经网络检测有无传感器故障,各子神经网络负责故障的定位和故障传感器信号的恢复。并从解析冗余技术出发,在分析水下航行器控制系统基本传感器及其解析关系的基础上,对两级神经网络方法在水下航行器控制系统主动容错进行了仿真试验研究。结果表明,该方法可有效实现传感器的故障检测与主动容错控制。

基于扩展安全级的Torus网络容错路由算法研究

在存在故障结点的网络中如何设计最小容错路由是网络容错研究中的一个热点问题。以存在矩形故障块的二维Torus网络为例,将扩展安全级运用到Torus中,对于网络中任意一对结点,给出存在最小路径的充要条件;并且结合扩展安全级的概念,给出建立最小通路区的方法,并用实验验证了方法的可行性。研究为存在故障结点的Torus网络寻找最小容错路径提供了理论依据。

日志检查点回卷恢复策略的检查点周期求解模型

基于Markov链进程状态模型和拉普拉斯变换，提出了一种日志检查点回卷恢复容错策略的最佳检查点周期求解模型，该模型充分考虑了日志检查点回卷恢复策略中进程回卷恢复与正常运行期间执行速度存在的差别，同时允许进程检查点和回卷恢复期间发生故障事件。通过求解进程状态Markov链转移概率和权重，得到完成检查点间隔的期望执行用时，最后通过系统最小容错负载率得出进程的最佳检查点周期。该模型退化后与现有其它求解模型相一致，结果表明该模型能确保相对较低的容错开销。

航天器FPGA在系统局部重构容错设计研究

提出了一种新的FPGA在系统局部重构容错方法,可以较明显地削减容错配置数据量。阐述了新方法的原理及实现算法,分析了新方法的性能;为排除新方法实施过程中的障碍,提出了电路去耦的容错电路设计方法;运用新方法设计了深空探测遥控数据处理电路,并在Flash型FPGA演示了新方法的实施过程。

FPGA的空间容错技术研究

基于SRAM的FPGA对于空间粒子辐射非常敏感,很容易产生软故障,所以对基于FP-GA的电子系统采取容错措施以防止此类故障的出现非常重要。通过对敏感电路使用三模冗余(TMR)方法并利用FPGA的动态可重构特性,可以有效的增强FPGA的抗单粒子性能,解决FPGA对因空间粒子辐射而形成的软故障。

容错能量均衡WSN拓扑控制方案研究

针对WSN(Wireless Sensor Net)结构中存在大量的网络覆盖冗余与节点唤醒时间的延长,耗费了资源同样也增加了节点的工作能耗的特点。设计了一个拓扑控制方案,减少网络冗余的同时,兼顾了网络的鲁棒性,并且保证生成拓扑具有最小的能量消耗。该方案根据节点的位置信息,建立各监测节点到簇节点的能量消耗最小并且可以保证K容错的K连通子图,方案中将异构监测WSN作为控制对象,需要简化网络为同构传感器网络,便于简化计算。该研究方案在保证传感器网络节点在K连通下,可以最大限度减少传感器网络中的冗余路径,且可以较好均衡、降低WSN能耗,延长WSN生命周期。

长航时无人机飞行器管理计算机设计研究

高高空长航时无人驾驶飞机对其任务可靠性和安全性提出了极高的要求,而飞行器管理计算机是保证飞机安全和任务执行的核心部件。飞行器管理计算机采用合适的冗余配置可以有效地提高可靠性和安全性。探讨了一种基于三模冗余(TMR)结构的相似余度容错计算机,描述了计算机的硬件组成以及为满足可靠性要求所采取的任务调度和余度管理算法。在计算机综合化小型化以及调试测试方法方面所进行的创新使计算机具有良好的测试性和维修性并能够适应未来航空电子发展的需求。

基于代数模型的机电作动器Vague动态故障树分析

结合Vague集理论和动态故障树分析方法,提出一种基于代数模型求解的Vague动态故障树的机电作动器可靠性分析方法。定义了动态故障树的时间算子,给出了动态逻辑门的代数模型,推导了运算律的证明;为了规范动态故障树顶事件的结构函数,给出了最小割序集的规范化算法。底事件使用三角形Vague集可靠性数据充分考虑底事件概率水平的不确定性;用代数模型对动态故障树进行建模,具有通用性,考虑了故障发生的时序性更符合机电作动器的原理。将代数模型表达分解为静态和动态两部分分别进行分析,降低了计算量。分析结果表明了该方法可以有效地对机电作动器进行可靠性分析,为故障定位提供思路,更具灵活性。

网格中基于OGSA的自适应故障检测策略(英文)

开放网格服务体系(OGSA)需要可扩展和可伸缩容错机制,以解决不同需求,比如多样故障处理策略及故障处理策略和应用代码的分离.本文提出了一种基于OGSA的错误检测框架,根据用户需求,检测算法可以向应用提供错误检测服务.最后,本文进行了性能分析和试验评估,结果表明本文提出的方法能够满足多样和动态的网格应用.

片上网络故障模型及容错设计方法合理性分析

结合片上网络的硬件实现结构和先进工艺集成电路物理效应对片上网络存在的故障行为进行分析。进而对现的多种故障模型合理性进行了深入探讨,指出了其存在的缺陷及问题。在此基础上从故障产生的成因出发,对面向片上的容错多种设计方法进行了检讨和反思。通过本文的分析可以看出,需要在结合其自身硬件结构的基础上深入分析物理效应所引起的故障行为,才能有针对性的设计出真正高效、可靠的片上网络。