可重构阵列自主容错方法

设计了一种具有故障自诊断和自修复能力的可重构阵列单元结构.在功能细胞单元内部实现分布式的故障自诊断,在测试到故障后,可以自主地将距故障单元最近的空闲单元进行替换,接着自动取消受故障影响的线网,并在新的布线端点间对这些线网重新布线.以4位并行乘法器为例,实验结果证明了可重构单元阵列的故障自修复能力,并验证其重构时间较短且可靠性较高.

可重构电子系统芯片级在线自主容错方法研究

可重构电子系统芯片固定型故障的传统容错设计往往采用集中式控制方法,存在测试时间长、硬件资源利用率低、对外部控制器依赖性高等问题。因此,设计了一种具有分布式自主容错能力的可重构细胞阵列,通过将细胞内部查找表输出与参考值进行比较的方式进行循环检测,并利用冗余存储单元对故障查找表进行修复。以四位并行乘法器为例进行仿真验证,实验结果表明,新型可重构阵列的自主容错设计方法,比现有设计的硬件开销小,修复时间短,容错能力强,且设计复杂度不受阵列规模影响。

网格计算自主容错服务

容错服务是分布计算系统正常运作的有力保障。该文在一个基于多Agent的校园网格计算原型系统基础上,根据网格计算以及网格应用的本质,提出了网格容错服务的特征,采用Agent分而治之,自主容错的策略,将自主容错服务作为基础服务部署在校园网格计算原型系统的三个Agent层上,并对其实现和运作机制进行了详细的论述。

可重构硬件内建自测试与容错机制研究

传统可重构硬件自测试方法复杂,容错时资源利用率低,且往往需要额外的软件配合处理器来实现。为此,设计了一种具有自测试与自主容错能力的新型可重构硬件结构。对于故障自测试,提出了能在线执行的自主循环测试方法;对于硬件容错,提出了分层自主容错机制:在功能细胞单元内测试到逻辑故障时,先用功能细胞单元内部的空闲基本逻辑单元替代故障基本逻辑单元;当没有空闲基本逻辑单元时,则将整个故障功能细胞单元的功能重配置到距其最近的空闲功能细胞单元中,实现两层容错。以6×6并行乘法器为例,验证了新型可重构阵列能够降低容错时间复杂度并提高冗余资源利用率。

三维结构可重构阵列在线自诊断与容错方法

目前传统的可重构阵列容错方法一般需要控制器来完成重构控制,容错重构控制算法复杂,资源利用率不高,因此提出一种面向三维结构的可重构阵列分布式自主容错方法。系统由相同的电子细胞以三维结构组成,每个细胞能进行故障定位且实现故障自修复;采用基于广度优先布线算法的重布线机制在三维细胞阵列中寻找最近冗余细胞;冗余细胞按比例均匀分布在三维阵列中,可增加容错重构控制过程的灵活性,缩短重构时间。以4位并行乘法器电路为例,对可重构阵列的功能和容错能力进行验证,实验结果表明该方法能够实现三维可重构阵列分布式自主故障诊断与修复,可容错多次故障且容错重构时间短,冗余资源利用率高。

航天器遥控FPGA片上容错设计技术研究

结合深空探测项目研制任务研究遥控数据接收处理电路FPGA片上容错设计技术。在研究航天器遥控数据接收处理电路数据模型的基础上,提出遥控数据接收处理电路FPGA片上小粒度自主备份容错设计方法;应用此新方法进行遥控指令通道FPGA设计优化;针对FPGA缺陷成团性,进行遥控指令通道FPGA布局优化,最终设计出能够自主容错,容错能力更强,可以应对缺陷成团性影响的新一代遥控指令通道FPGA。这一FPGA的实现,验证了文中提出的新方法,也为未来深空探测项目、微小卫星等提供新的遥控产品。

基于仿生学的多层自适应容错重构阵列研究

目前传统的可重构阵列面临着故障监测可靠性低、故障修复机制不灵活、时间与资源消耗随阵列规模急剧增大等困境。为此,根据生物体内遗传物质的精确自复制、免疫监督、组织自修复等容错修复机制,提出一种多层分布式自适应可重构电子阵列。阵列逻辑上分为3层,其中可配置逻辑层根据不同的用户配置信息完成系统功能;免疫层对可配置逻辑层的细胞进行故障监控;重构层在收到故障信号后寻找替代细胞、重新布线、转移配置信息,完成修复。以4位并行乘法器为例,对可重构阵列的功能和容错能力进行了验证。实验证明此可重构阵列实现了在线分布式自测试、自重构,多重联合故障检测增加了检测的可靠性,分块并行修复机制有效控制了故障修复的时间,增加了重构灵活度。资源与时间消耗基本不随阵列规模增大而增大。

高超声速飞行器再入自适应容错制导控制一体化设计

针对故障下高超声速飞行器安全再入飞行问题,考虑控制系统存在各种不确定性参数、干扰和力矩故障,进行高超声速飞行器再入自适应容错制导控制一体化(Integrated guidance and control,IGC)设计。首先,针对分离通道的制导与控制(Separate channel integrated guidance and control,SCIGC)模型设计无法同时协调制导和控制系统容错能力的问题,考虑制导环和姿态环之间关系并建立制导控制一体化模型;然后,针对一体化模型设计自适应滑模Backstepping容错控制器,并采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型在线逼近由未知参数和加性故障引起的复合干扰项;最后,基于Lyapunov稳定性定理设计参数自适应律在线更新容错控制器,同时引入投影算子防止参数漂移以保证参数处于合理区间,从而完成自适应容错制导控制一体化方案设计。在飞行器故障条件下,通过IGC与SCIGC控制策略的仿真对比,验证了自适应容错IGC控制策略的有效性和优越性。

面向数字信号处理的自修复可重构阵列设计

基于可重构阵列结构的分布式自主控制的数字系统容错方法具有控制逻辑简单、可实现在线自修复的优点,但还存在资源利用率低、自修复延时长、逻辑单元功能单一难以实现复杂应用电路等问题。针对上述不足,对可重构阵列各组成模块进行改进研究,采用移位寄存器结构设计配置存储器,以纯组合逻辑电路构造重布线模块,并对功能单元进行了面向特定应用的结构改进,设计出一种面向数字信号处理的自修复可重构阵列,最终以FIR(finite impulse response)滤波器为映射实例,实验验证了电路的正确性和自修复能力。

基于NFTET的高超声速飞行器鲁棒轨迹重构设计

考虑高超声速飞行器故障下安全再入飞行问题,针对飞行器发生较大故障的情况,提出了基于相邻可行轨迹存在定理(Neighboring feasible trajectory existence theorem,NFTET)的鲁棒在线轨迹重构算法。在标称情况下基于反馈线性化预测校正制导算法生成满足各种约束条件的再入轨迹;由于NFTET只适用于发生较小故障的情况,为保证较大故障下飞行器仍能以较高精度安全着陆,基于NFTET理论设计了鲁棒轨迹重构算法,得到了较高落点精度的飞行轨迹。仿真结果表明,本文所提出算法能有效解决飞行器较大故障下的安全再入轨迹重构问题,提高了飞行器的自主容错能力。