基于CAN的双机冗余控制系统精密时钟同步方法

针对基于控制器局域网(CAN)的自主水下航行器(AUV)双机冗余控制系统既需要达到一定程度的时钟同步,又缺乏可实施IEEE 1588(网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)的以太网接口的问题,提出一种基于CAN和IEEE 1588原理的精密时钟同步方法。首先,基于IEEE 1588原理编写基于CAN的双机时钟同步软件的核心代码;其次,根据CAN标准帧的数据长度编码交互的关键数据并压缩至8字节;最后,测试基于CAN的双机时钟同步软件的同步性能,并与基于以太网的双机时钟同步软件的同步性能进行对比分析。实际硬件平台上的测试结果表明,使用所提方法的双机冗余控制系统的时钟同步精度可达到并维持在25μs内,满足本双机冗余控制系统1 ms的同步精度要求。可见,所提方法可有效保障双机冗余控制系统的时钟同步精度。

双轴冗余旋转惯导系统精对准方法

冗余旋转惯导系统(RRINS)相比捷联惯导系统可在提高可靠性的同时通过旋转调制技术减小惯性器件常值误差对导航性能的影响。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体RRINS为例,对其精对准进行研究。建立每3个陀螺仪和3个加速度计组合方式下系统精对准误差模型;设计卡尔曼滤波器及双轴转位方案;将每种组合方式下的精对准结果及陀螺仪和加速度计零偏的均值作为最终估计结果。仿真结果表明,加速度计零偏估计相对误差在0.2%以内,陀螺仪零偏估计相对误差在0.1%以内。精对准实验结果表明,同等时间内,所提方法的精对准误差相比静基座减小75%以上,将实验中估计出的零偏补偿惯性器件测量信息后,导航解算姿态误差减小65%以上,导航性能得到有效提高。仿真和实验结果表明,所提方法可有效提高精对准精度,并可准确估计惯性器件的零偏。

煤矿主斜井输送机控制系统冗余设计及应用

主斜井带式输送机是煤矿安全生产的咽喉,必须保证主斜井带式输送机的可靠稳定运行。现有的通信电缆和通信模块均是单线单模块布置,一旦一个通信模块或一路电缆损坏均会造成整套系统不能正常运行。因此设计了基于S7-400H的带式输送机冗余控制系统,实现双机热备、无缝切换,保证单台CPU故障不会引起停机,降低了主斜井带式输送机的停机风险和停机时间,提高了系统的可靠性。同时在监控方面,配套冗余WINCC监控软件和双服务器,实现上位机监控的软硬件冗余。另外,扩展IO模块均采用ET200M冗余模块,扩展相应的DI,DO,AI,AO及通信模块,实现通信链路和通信模块的冗余。与变频器的DP通信选用YLINK冗余模块,实现控制系统与变频器的冗余控制,控制和通信更可靠。所提冗余设计可以大幅提高主斜井带式输送机运行的可靠性,具有推广价值。

负载共享的冗余系统可靠性分析

为提高系统的可靠性,在工程中常用N中取K的冗余方法进行系统设计。在进行N中取K模型的可靠性计算时,通常假设系统中的各组成部件均为独立的,即组成部件之间无依赖性。实际上,系统中的各组成部件所承受的负载随着故障组件的增加是不断变化的,对组件的故障率也会产生影响。针对寿命分布为威布尔分布的N中取K冗余系统的可靠性建模和计算方法进行了研究,采用威布尔分布与加速时间模型相结合的方式建立了N中取K冗余系统的负载共享可靠性模型,并给出了实现算法和实例。

PLC冗余系统在矿山自动化领域的研究与应用

伴随着现代科学技术的不断发展,我国各个领域都在全面推动信息化技术的推广和应用,并取得了较为理想的应用成效,并在此基础之上逐步创建了自动化技术。而我国广大矿山企业也逐步应用了现代化科学技术,其中包括了信息技术、网络技术、PLC技术及传感器技术等等,在各类技术的集成应用下逐步实现了矿山生产的自动化、智能化和信息化的创新。相关工作人员在选矿过程期间,其控制系统的构建可采用3+2的网络架构,其中三层为设备而两层则是网络。3层设备包括了执行层、控制层和管理层,而两层网络则包含了控制网和监控网。当前应用频率较高、应用效果最为理想的便是Profibus网络和Profinet网络,在这当中的Profibus网络主要是以以太网为基础,无论是在稳定性、准确性、可靠性、实时性以及传输效率方面都有着较高的优势,在自动化系统当中发挥着至关重要的作用,让自动化技术水平能够满足矿山开采的多元化需求。相关技术人员在矿场自动化系统设计的过程中,主要是采用主干网远距离信号传输,借助光纤设备来实现,同时现场设备的连接还会应用到屏蔽型双绞线,对于一部分较为重要的网络则要选用冗余网络技术,这能大大提高自动化系统网络的稳定性以及抗干扰能力。

液化天然气运输船冗余推进系统应用及技术分析

为了提高LNG运输船的安全性,LNG运输船采用了冗余推进系统。本文以某175000 m3液化天然气运输船为例,介绍了冗余推进系统在液化天然气运输船上的应用。依照船级社规范简要分析了冗余推进系统在天然液化气运输船上的选型依据,并指出了冗余推进系统的设计难点及注意事项。

一种基于紧急电源开关的商用车冗余电源系统

随着汽车不断向智能化、电气化以及网联化方向发展,人们对于汽车舒适性、安全性要求越来越高,传统整车电源系统已不能满足需求。而相较于乘用车,商用车供电系统负担更大,更易发生故障。在智能化、电气化以及网联化背景下,文章针对商用车电源系统存在的失效、可靠性以及安全问题,提出一种商用车冗余电源系统并对其工作方式进行研究。

从系统冗余到关系冗余——以江苏省靖江高级中学新校区为例

任何一个建筑都是由多个空间组合而成的,组合中会形成一定数量的冗余空间。建筑师的不同思维方式决定了不同的冗余特征。本文以江苏省靖江高级中学新校区为例,探讨从系统冗余到关系冗余中建筑思维及策略的转变。

同构冗余热备显控系统动态可靠性建模与分析

对于有人值守的可维修冗余显控系统,传统的静态可靠性建模分析方法容易忽略维修性与测试性对系统可靠性的影响。论文结合实际项目,采用动态建模分析方法对有人值守的同构双冗余热备显控系统进行建模与仿真分析,分析了故障检测覆盖率、维修率和共因失效率对热备显控系统可靠度的影响。仿真分析表明提高故障检测覆盖率、选择适中维修率、减少软硬件共因失效率,可以进一步加强冗余系统的可靠性。

模糊多态贝叶斯网络在冗余液压系统可靠性分析中的应用

为解决传统方法在状态多样化且精确故障率难以获得的复杂冗余系统的可靠性分析中的局限性,提出一种改进的基于模糊多态贝叶斯网络的可靠性分析方法。该方法基于二态故障树来构建多态贝叶斯网络结构,利用模糊数描述根节点故障率,结合工程经验构造出体现冗余系统及单元多态性和多态节点故障间不确定逻辑关系的条件概率表。通过理论推算得到系统故障概率与可靠度、后验概率计算及根节点重要度的分析过程,并将其应用到船舶推进器液压系统可靠性分析实例中,结果表明该方法能较好地满足冗余系统可靠性评估、已知当前状态时的系统故障预测和实施关键单元可靠性增长的实际需要,对类似系统可靠性研究具有参考价值。

考虑报废的K/N冷备份冗余系统可修复备件优化

K/N冷备份冗余系统是提高系统可靠性的重要手段.针对已有分析模型未考虑备件在工程实际中存在一定报废率的客观情况,分析了K/N冷备份冗余系统的特点和工作流程,以最小化维修成本为目标,构建了单层两级的K/N冷备份冗余系统可修复备件优化模型,并基于可修复备件库存分配建模理论,研究了考虑报废后备件保障效能的分析流程和方法;然后采用边际分析法给出该优化模型的求解方法,并应用研究结论对备件的需求量进行预测;最后,通过算例分析验证了文中模型的合理性和适用性.

冗余系统费用模型及优化

根据冗余设计的不同形式 ,在Tillman并联系统费用模型的基础上引入了系统功能指标 ,并将其推广至其它形式的冗余系统 ,从而得到了一个较为完整的冗余系统费用模型。在此基础上 ,建立了用于优化并串联冗余系统设计的非线性混合整数规划模型 ,分别使用了模式搜索与启发式算法的组合算法以及遗传算法对其进行求解 ,着重讨论了两种方法的实现关键及各自的优劣。最后 ,经计算比较 ,提出了遗传算法与模式搜索、启发式算法相结合的求解方法 ,并说明了该方法的有效性。

马尔可夫链在冗余系统可靠度求解中的应用

求解了单支光纤陀螺失效率取不同值时系统可靠度随时间的变化曲线,并分析了冗余系统可靠度曲线的意义,为光纤陀螺惯性测量冗余系统的可靠性研究提供了重要的信息,并为冗余系统的费效比计算提供了可信的依据。对组成系统的器件进行冗余是提高系统可靠性的一种常用方法,定量研究复杂冗余系统的冗余关系和求解系统的可靠度是极其困难的,马尔可夫模型是一种有效的方法。分析和确定了一个复杂的光纤陀螺惯性测量冗余系统的冗余关系,介绍了马尔可夫模型的基本原理,讨论了冗余系统应用马尔可夫模型的条件,应用马尔可夫模型建立了冗余系统的状态转移图和状态转移矩阵,最后给出了冗余系统可靠度的解析表达式,定量求解了冗余系统的可靠度。

可维修三模冗余结构系统的可靠度与安全度分析

采用马尔可夫模型 ,在考虑故障覆盖率及维修率影响的情况下 ,对三模冗余结构系统的可靠度及安全度进行了详细的推导 ,给出了求解系统可靠度及安全度的微分方程组 。

基于故障树的多光纤陀螺冗余系统可靠性分析

多光纤陀螺冗余系统的可靠性分析是惯性测量系统健康状态管理中的一个关键问题。针对传统可靠性分析方法没有考虑共因失效以及在考虑共因失效后难以得到可靠度解析解的问题,提出通过一种多Beta因子模型描述多光纤陀螺冗余系统中的共因失效现象,并采用故障树分析方法定量评估常用多光纤陀螺冗余系统的可靠性。算例分析表明,不考虑共因失效或采用简化的共因失效模型会得到相对乐观的可靠性分析结果,从而增加系统失效的风险,因此需要采用多Beta因子模型。采用多Beta因子模型后,通过故障树定量分析方法得到了典型系统可靠度的解析解,结果令人满意。

表决器对分层三模冗余系统可靠性影响分析

FPGA在空间运行中易受单粒子翻转效应影响,分层三模冗余技术是常见的抗单粒子翻转容错方法,其表决器对系统可靠性影响为一项重要研究内容。针对此问题,首先建立了考虑表决器的分层三模冗余系统可靠性模型,仿真计算得到不同情况下表决器对系统可靠性的影响程度(表决器影响度),仿真结果表明,表决器影响度由失效率比值与结构层次划分决定,因此对于确定系统,表决器影响度不随空间环境变化而变化。其次建立了带刷新功能的双层三模冗余系统可靠性模型,分析了在FPGA刷新作用下,与无刷新功能系统相比表决器影响度的变化情况,仿真结果显示,刷新作用虽然从整体上大大提高了系统可靠度,但并未使得表决器影响度减小,影响度反而增大。

蚁群算法在冗余系统可靠性最优分配上的应用

针对各种进化算法所存在的早熟收敛,易陷人局部极值点的缺点,采用两种不同的状态转移规则和与系统属性紧密相关的信息素更新规则,用蚁群算法解决元件可选择不同类型的最优冗余分配问题,实例仿真结果表明蚁群算法可以在相对短的时间内较快的找到问题的最优解。

冗余系统槽CompactPCI高可靠平台

为了获得高可靠和高带宽的通讯平台 ,设计了一种 16槽位CompactPCI高可靠平台。该平台可以对包括主系统板的所有插件提供冗余备份 ,故障板可以被自动隔离 ,备份件可以被自动连接 ,可以在不停机的情况下拔插系统板及其它插件。其总线带宽峰值可达 5 2 8Mbyte/s ,具有 99.999%的高可靠性能 ,在现代通讯、航天、军事等领域具有广阔的应用前景。

S7-300 PLC软冗余系统性能实验研究

软冗余系统在工业现场使用越来越广泛。分析了西门子S7-300 PLC软冗余系统的实现原理及理论性能指标,并设计了以MM440变频器和S7-200PLC来测试软冗余切换时间的实验。测试的数据表明,该软冗余系统的切换时间与理论性能指标相符,为用户提供了可靠的实验依据。

贮备冗余系统的模糊可靠性

在模糊可靠性的基础上，应用模糊数学的原理和方法，建立了一套计算贮备冗余系统的模糊可靠性公式。