四余度容错计算机系统结构及其可靠性分析

在飞行控制系统中,飞行控制计算机起着核心作用,要求具有极高的可靠性,整个系统的失效率要求小于10-8/小时。为了满足此要求,飞控计算机系统一般采用余度技术。本文结合工程实践,讨论了一个高性能四余度容错计算机的系统结构,建立了考虑系统瞬态故障恢复和多故障处理能力的多阶马尔科夫可靠性模型,并给出了数学计算结果。

四余度容错计算机开发综合系统Q－DIF的设计

四余度容错计算机综合开发系统Ｑ—ＤＩＦ（ＱｕａｄＲｅｄｕｎｄａｎｔｙＣｏｍｐｕｔｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＦａｃｉ１ｉｔｙ），是为四余度容错计算机而研制的开发、综合系统。Ｑ－ＤＩＦ除了提供一般开发综合系统的功能外；还针对四余度容错计算机的特点，提供了四通道（处理机）同步运行、实时多通道参数显示、通道冻结和故障注入等功能，并在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上，给用户提供一个非常好的用户界面。

四余度飞控计算机系统余度管理的设计

以四余度容措飞控计算机系统为基础，从系统余度管理的重要性入手，详细论述了飞控计算机系统余度管理的种类以及每一种余度管理的主要功能及设计方法。

无人机容错飞行控制计算机体系结构研究

高性能无人机对飞行控制计算机提出了高可靠性要求,使用余度容错飞控计算机是提高安全可靠性的重要途径之一。对容错飞控计算机安全可靠性、实时性、维护性等设计要求进行研究,分析了无人机容错飞控计算机的设计要求特点;阐述了典型军用、民用有人机以及无人机容错飞控计算机的体系结构及关键余度管理策略,总结了无人机容错飞控计算机体系结构特点及发展方向。根据上述研究结果,提出一种基于FlexRay总线的相似三模余分布式容错飞控计算机体系结构,FlexRay总线既是单通道飞控计算机的内部总线,也是多通道飞控计算机的系统总线。该体系结构能够抑制拜占庭故障,满足无人机高可靠、低成本、扩展性强、维护性能好等要求。

多余度飞控计算机通道故障逻辑技术研究

在航空电子系统中,飞控计算机系统用于控制飞机的飞行功能,要求具有极高的可靠性,必须采用容错技术来满足要求。容错的重要方法是冗余。目前的飞控计算机系统,大多采用双余度、三余度及四余度的容错计算机。在余度计算机中,每一余度称为一个通道,每个通道均具有输出控制能力,因此余度计算机输出控制权的确定和交接就变得至关重要。介绍了道故障逻辑的功能需求和结构,重点研究了一种3×2余度飞控计算机系统通道故障逻辑的设计。

基于高可靠性容错控制系统的余度管理设计

为了提高安全性、可用性及容错能力,在安全性和可用性要求较高的系统中,采用余度计算机结构。余度管理是为了管理余度计算机的冗余资源,使计算机能有效地利用余度资源完成控制任务。通过对计算机输入/输出及内部资源分析研究,进行分类管理。余度管理采用表决加监控的方法,监控采用"取多数"的原则,表决是以监控结果为基础采用取"均值"或"中值"的方法。方法的特点是取有效通道信号,选取多数一致的信号为输出结果。信号正确率及稳定性远大于单机系统,其安全性、可用性得到大大提高。余度管理设计在某控制系统中经历了从原理件到目标件的各个阶段,得到了充分的测试和验证,实现了安全性、可用性的设计目标,达到了预期目的。

复合式余度机电作动器的容错转矩

本文阐述一种复合四余度机电作动系统,在分析双重绕组的电机控制系统的基础上对电机的功率损耗进行分析;并提出了系统可能的几种容错运行方式,分析了容错工作方式的运行性能;进而对功率电路部分在容错工作方式下的损耗进行分析。分析结果表明,采用复合余度结构的机电作动系统,具有系统控制要求的容错能力,提高了系统的任务可靠度,可作为未来飞机机电作动系统的余度方案之一。

多微机实时控制系统的容错技术

文章介绍了容错技术的概念和意义,说明了在多微机实时控制系统中容错技术应用的重要性,并介绍了几种容错设计的方法。

面向拜占庭弹性的余度管理方案

综合化航空电子系统是新一代飞机的一个重要特征,其可靠性和稳定性对整个飞机的飞行和安全起着决定性作用.针对航电系统应当具有高可靠性的特点,提出一种分布式集群余度架构,并设计相应的余度管理方法,以容忍航电系统故障后可能出现的拜占庭错误,有效提高容错计算机的可靠性和容错能力.采用门限签名和集群选主两种方案优化提出的余度管理方法,降低集群中余度计算机之间的通信开销,避免影响航电系统的实时性,提高余度管理效率.通过模拟实验进行测试,结果验证了分布式集群余度管理方法可以有效提升航电系统的可靠性,增强拜占庭弹性,实现在n余度的航电系统中只要拜占庭节点数小于n/3,系统仍然能够正确运行,并且优化方案具有更低的通信开销和计算开销.

四余度容错管理算法的设计与实现

利用余度技术可以很好地提高控制系统的任务可靠性。余度设计的关键技术就是余度管理策略和方法,系统的容错能力主要是通过余度管理来实现的。文章详细描述了四余度容错计算机实现余度管理算法的设计思路。采用这样的设计使得系统结构紧凑,在保证实时性的同时提高了系统任务可靠性和安全性。

基于CAN总线的分布式容错系统实现

针对一种基于控制器局域网(controller areanetwork,CAN)总线的多冗余计算机构成的实时控制网络,设计并实现了分布式容错计算系统。该系统采用软总线保证数据可靠传输,使用数据表决屏蔽节点计算与传感故障,通过同步保证数据一致,利用成员关系管理维护动态成员关系。该系统完全独立于控制应用程序,包括了分布式容错计算的典型功能,充分利用分布式系统的优势和CAN总线传输的特点,在保证系统实时性的基础上为应用程序提供容错计算服务。测试结果表明,在性能指标上能够满足某实时控制系统的要求。