永磁同步电机及其驱动系统故障处理与容错机制研究综述

将以安全、可靠、耐久为导向的永磁同步电机(PMSM)电驱动系统的容错运行研究分为4个层次:容错能力的评估指标和方法;故障辨识与预警;容错系统的软件技术,通过容错控制深入挖掘现有系统的容错潜力;容错系统的硬件技术,重构PMSM电驱动系统的硬件结构以实现容错。从以上4个方面对PMSM及其驱动系统容错运行研究中的热点问题进行探讨,并指出目前面临的主要挑战及今后的发展方向,为构建高耐久的PMSM电驱动系统提供有益参考。

海上风电机组故障容错运行研究现状分析

海上风电场可及性差,运行条件恶劣。风电机组故障率高,故障修复时间长且维护困难,一旦故障停运,经济损失巨大。统计并对比分析海上风电机组和陆上风电机组的历史运行数据,归纳海上风电机组关键部件的故障特点,分析风力发电机组常见的电气类故障及其对系统的影响。分别从软件容错、硬件容错两个方面总结现有海上风电机组容错运行的研究现状,归纳目前海上风电机组的容错方案,分析现有容错方案的应用可行性。进一步指出现阶段海上风电机组故障容错存在的主要问题,并对将来的研究热点进行了展望。

计算机系统容错技术研究

针对计算机系统中软、硬件可靠性问题的不同特点,讨论容错技术的最新发展现状,分析计算机系统中的各种容错方法,包括传统的冗余设计、错误回卷恢复机制以及当前研究较多的一般化容错设计方法等,研究目前已有的一些容错方法在反应延迟、容错成本、精确量化、异构同步、可靠性建模等方面存在的缺陷以及待解决关键问题,并对如何进一步更好地完善和使用这些容错方法进行总结。

海上双馈风电机组开路故障容错重构技术

为了降低海上风电场的度电成本,避免可及性差导致的维护困难,提出一种海上双馈风电机组开路故障的容错方法。首先,根据开路故障的位置特点给出不同的硬件重构方案。然后,针对转子侧变流器单相开路故障,优化故障后的三相四开关变频器调制信号,同时加入直流电压偏差,补偿故障引起的直流电容电压波动。仿真与实验结果表明,发生单相开路故障后,通过软、硬件容错技术可实现无冗余配置下的非备份式容错运行,提高机组的可用率。

一种基于格式化标签的可扩展控制流检测方法

硬件瞬态故障是运行于高辐照宇宙环境下的航天计算机面临的最主要挑战之一.其中,控制流错误是这种故障影响系统可靠性的重要体现.首先在程序控制流图的基础上,利用图着色算法对基本块进行分类,然后基于基本块的格式化标签提出一种有效的控制流检测方法ECCFS,并针对基本块内部和过程间两个控制流检测问题分别给出其扩展解决方法.检测效能分析和故障注入实验的结果都表明,除了伪分支和几个边界检测盲点之外,ECCFS能够检测出绝大部分的控制流错误.与两个有代表性的控制流检测方法相比较,ECCFS在错误检测率和性能开销等方面都具有一定的优势.

错误流模型:硬件故障的软件传播建模与分析

无论是可靠性工程还是软件可靠性中的可靠性模型,都难以描述硬件故障在程序中的传播问题.首先建立了计算数据流模型,并以无穷存储机器的指令集为例,说明可以为任意程序建立计算数据流图.在计算数据流模型的基础上,进一步建立了错误流模型.把计算过程中的错误分成物理错误和传播错误两种,通过分析这两种错误的本质和传播规律,给出了6条有关错误传播的规则和2条独立定律.根据这些规则和定律,能够计算出在程序运行过程中,任意时刻在任意位置上出现错误的概率.最后以一个简单的无穷存储机器程序为例,简要地展示了错误流模型描述硬件故障在程序中传播的能力.

高效的部分冗余容错编译：复制错误流关键子图

传统的容错编译通常复制所有的计算并且使用完全冗余的存储单元来保证容错.这种完全冗余在存储空间和性能上的开销都是相当大的.在错误流分析的基础上提出错误流图的关键子图的概念以及通过关键结点和关键路径生成关键子图的方法,并设计了通过复制错误流关键子图实现部分冗余的算法.在保证有效容错能力的同时,部分冗余明显减小了经过容错编译的程序在存储空间和性能上的开销.实验显示,与复制全部错误流图的完全冗余相比,在结点覆盖率降低6.25%的情况下,部分冗余算法最多能够减少寄存器的使用数量6.25%,减少功耗超过17%,减少执行时间接近26%,同时提高性能超过22%.

一种中间件服务容错配置管理方法

提出一种基于运行时刻软件体系结构的容错管理方法,支持开发者和管理员针对不同中间件服务失效定制合适的故障检测和修复机制.首先,运行时刻软件体系结构自动构造构件依赖视图和错误传播①视图,为理解和分析整个系统的可靠性提供全局视图;然后,操作运行时刻软件体系结构配置容错机制;最后利用AOP技术将容错机制插装到中间件中,使其具备指定的容错能力.上述过程在一个可视化工具的辅助下半自动实施,并在J2EE中间件上得到验证.

基于Linux联锁计算机系统的实时性和高可靠性研究

计算机联锁控制系统是保障列车在车站范围内安全、高效运行的基础设备 ,因而要求该系统具有更高的可靠性、安全性和可维护性 .为了提高系统的可靠性 ,联锁机通常采用冗余系统 .采用软件容错及硬件冗余相结合的方法 ,设计了一种基于Linux的双模动态冗余系统 。

软硬件协同设计的SEU故障注入技术研究

针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现了通过软件生成故障并注入到硬件设计中的软硬件协同故障注入方案,避免了在硬件设计中修改代码生成故障破坏系统完整性的问题.基于Leon2内核的故障注入实验表明,本文设计的平台为处理器容错设计提供了一个自动化、非侵入、低开销的故障注入和可靠性评估方案.

动态故障树分析方法在软、硬件容错计算机系统中的应用

结合几个动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转化,介绍了一种新的动态故障树建模分析方法,用来解决不可修系统中对动态时序特性的建模困难问题。并给出了一个具体的例子,应用这种方法对其进行分析。分析结果表明,软、硬件容错技术在计算机系统中的应用,可以显著提高系统的可靠性。

高性能低功耗的容错编译技术:错误流压缩算法

在许多关键应用中,计算机的高性能、低功耗和高可靠性是必须同时满足的要求.传统的软件容错技术频繁使用和比较分支指令检测错误,带来了巨大的性能和功耗的开销.提出了基于计算数据流模型的错误流模型,并设计了错误流压缩算法.在错误流压缩算法中,利用附加计算压缩了错误流的直径,显著减少了分支指令的数量,而总指令数不变.针对StreamIT提供的快速傅立叶变换测试程序,采用Wattch对错误流压缩算法进行模拟测试.实验结果表明,当循环参数n=225时,与传统的EDDI算法相比,使用错误流压缩算法可减少分支指令24%以上,IPC提高超过12%,同时,功耗减少了将近5%.给出的推算表明在该实验中,如果内层循环体的存储指令数量为8,分支指令的减少可以达到43%以上.

TYJL-ECC容错区域计算机联锁控制系统的研究

计算机联锁控制系统作为车站关键基础信号设备,不仅要具有高度的安全性、可靠性、实时性、可维护性、可用性等基本特性,还应有强大、快速的处理能力,丰富、方便、安全的接口设备,以适应高速铁路、快速客运专线、铁路信号一体化的发展趋势。本文介绍了满足这些要求的"TYJL＿ECC容错区域计算机联锁控制系统"硬件、软件体系结构,分析了其构成和特性。

容错技术在火控计算机中的应用

根据可靠性原理和容错技术, 分析了容错技术在火控系统中的应用, 并用实际火控系统: 飞机军械检测系统、平显自检系统, 分别分析了故障检测技术、屏蔽技术和动态冗余技术, 最后对火控计算机实现容错式硬件和容错软件进行了分析和研究。

基于签名的控制流错误检测算法检测能力的验证模型

目前主要采用实验测试的方法对基于签名的控制流错误检测算法进行评价,但由于控制流错误模型的不确定性,而导致测试结果存在一定的偏差,本文尝试采用模型验证的方法评价控制流检测算法的错误检测能力。本文首先简述了基于签名的控制流错误检测算法的基本原理,其次,提出了控制流错误跳转关系表示方法和指出了传统的控制流错误检测能力分析方法中未考虑的影响检测能力的因素,接下来,结合这些因素提出了基于签名的控制流错误检测能力验证模型,最后给出实例,通过验证模型分析了目前典型的基于签名的控制流错误检测能力。

西门子冗余PLC系统在高炉中的应用

本文以具体实例讲解了西门子冗余PLC系统在高炉中的应用,讲述了西门子冗余PLC的系统构成、特性、软硬件组态、故障处理等,同时详细叙述了高炉的数据通讯和故障处理过程。

网络系统中的容错设计

较全面地分析了网络系统中的容错设计的问题,提出了一系列有效提高系统容错能力的硬件措施与软件措施.

防空武器模拟系统的容错性设计与分析

分析了武器模拟训练系统可能出现的故障类型,并从硬件和软件两方面讨论了为增加系统的可靠性而进行系统容错性的设计.从实际设计着手,为设计者提供了理论依据和技术指导.

组合导航计算机容错技术研究

基于SINS/CNS/GNSS组合导航计算机,提出了一种容错设计的组合导航计算机。首先,介绍了组合导航计算机容错设计的主要目的和设计思路,提出了容错组合导航计算机结构原理;其次,基于硬件元件功耗不同,设计了不同的硬件容错方法;然后,在硬件容错方法基础上设计了N版本程序方法和恢复块方法,实现了软件容错;最后,从导航源利用情况和组合导航计算机可用性两个方面对设计的容错导航计算机和传统导航计算机进行比较。实际应用结果表明,相对于传统导航计算机,设计的容错组合导航计算机可以有效检测隔离故障,提高组合导航计算机的可靠性和可用性。

拖拉机安全控制器容错技术的研究与实现

在拖拉机安全控制器设计开发的基础上,针对开关信号抖动及CAN总线信号异常的情况进行深入分析,研究相应的容错处理技术并通过软硬件设计予以实现,以提升拖拉机安全控制器运行的稳定性及可靠性。