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。

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。

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.

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。

一种高可用容错服务器的设计

本文介绍了一种与通用网络服务器兼容的容错网络服务器系统的设计,重点描述了系统结构及其配置,基于硬件容错原理的实现机理和过程以及该系统的可用性评估。

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%.

计算机容错技术与容错计算机

本文就容错计算的方法、避错与容错及多种容错技术方案进行讨论,并对现有容错方案加以比较,结合当今IBM PC系列微机的特点进行研究与分析。为了深入了解容错技术的特性与实用价值,作者对容错计算机的应用加以论述,以促进容错技术在我院的研究与讨论。

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力发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。然后针对机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。

航空火控计算机的容错技术分析

可靠性是航空火控系统主要指标,而容错技术是提高航空火控系统可靠性的重要途径。本文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。

硬件免疫系统中避免自身免疫的算法研究

硬件免疫系统的研究尚处在起步阶段,有大量的问题需要解决,包括如何避免自身免疫问题等。针对硬件免疫系统设计中无法避免的自身免疫问题提出的一种新算法能够借助协同刺激信号自动删除与自身匹配的检测器,使硬件免疫系统具有自身耐受能力,提高了检测正确率并降低了误报率。模拟实验结果证明了算法的有效性。

数字电路VHDL代码级故障容错自动插入

在数字电路源码级进行故障容错,是电路设计师需要考虑的问题,而一个自动化的容错工具,极大的提高了设计师的工作效率。本文在某种数据格式的基础上,论述了故障容错的插入过程。

一种神经网络计算器VLSI实现可行性研究

本文以一种新型激光扫描３－Ｄ视觉传播系统中快速求解３－Ｄ坐标值等为例子，展示ＢＰ神经网络的并行分布处理在本质上具有高速度优势及硬件容错能力；以及如何实现基于模拟神经网络的二进制数字量映射的无误差操作：进而阐明用模拟ＶＬＳＩ技术实现训练后神经网络芯片的可行性和推广意义。

一种高可信赖测控计算机的设计与实现

本文首先从硬件的角度对计算机容错系统的理论基础、结构模型作简单论述,随后介绍了一种基于实时操作系统CRTOS2.0、MPC860嵌入式处理器的高可信赖的测控计算机系统硬件平台的设计方案,并着重阐述了其中最主要的热备份测控计算机CPU板电路和仲裁电路等关键模块的设计细节;该系统具有突出的通用性和高可信赖的特点。

系统和设备对安全功能的支持(下)

概括论述了流程工业安全全过程几个阶段工作的划分,系统支持安全功能所要满足的要求,在具体应用领域中应考虑的问题等。

一种高可靠共轨柴油发动机电控单元

柴油发动机电控单元(ECU)是车辆最关键的部件之一,不仅要求系统可靠性高,还要成本低廉.首先对ECU失效模式进行了简要分析,然后基于机载计算机硬件容错控制系统理论和软硬件协同优化设计思想,设计并实现了一款具有高可靠性的共轨柴油发动机ECU.实验结果表明,该电控单元不仅能有效提高系统可靠性,同时还具有成本低、可用性高的优点.

系统和设备对安全功能的支持(中)

概括论述流程工业安全全过程几个阶段工作的划分,系统支持安全功能所要满足的要求,在具体应用领域中应考虑的问题等。

汇编级软硬结合的控制流检测方法

控制流检测技术是防止由于瞬时故障造成程序错误运行的有效手段之一,在ARGOS卫星上测试过的基于汇编语言的软件控制流检测算法CFCSS具有较高的错误检测能力和较低的冗余指令开销,实用性较强,但此算法存在检测混淆和检测出错现象.为此,首先阐述了CFCSS算法中存在的检测混淆和检测出错现象;接下来根据汇编语言特点,修改了基础基本块的选择方法和多调整签名值赋值语句的插入位置,提出了改进的ICFCSS控制流检测算法;为了在ICFCSS算法基础上进一步提高错误检测能力、降低故障延迟时间和冗余指令开销,提出了软硬结合的ICFCSSHS控制流检测方法,此方法在编译程序时只增加了和签名有关的信息,在程序运行时通过译码阶段判指令类型来触发相应的硬件完成控制流检测.实验表明,此方法的冗余代码空间开销比CFCSS算法减少了21.5%,平均未检测出错误率仅为1.5%,具有一定的使用价值.

改进的CFCSS控制流检测算法

针对软件控制流检测算法(CFCSS)存在的检测混淆和检测出错问题,分析了造成可靠性差的根本原因,并根据汇编语言结构特点,通过修改基础基本块的选择方法和多调整签名值赋值语句的插入位置,提出了改进的软件控制流检测算法(ICFCSS),弥补了硬件故障容错性能上的不足,改进算法克服了出错问题的发生.实验表明:此检测算法的平均未检测出错误率仅为2.9%.