基于软件容错的抢占阈值调度算法设计与仿真

为了提高硬实时系统的容错能力,同时减少任务间的抢占次数,基于软件容错模型提出了抢占阈值容错调度算法(FT-FPPT).为了获得系统中任务抢占阈值分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的抢占阈值配置搜索算法(PTCSA).PTCSA算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n 2),其中n为任务的个数.最后给出了该算法的最优性证明.仿真实验表明,抢占阈值容错调度算法能够在抢占式容错调度算法的基础上,进一步提高系统的容错能力。     

基于卫星可靠度和MTTR星座空间备份策略设计

基于卫星可靠度建立了星座系统可靠度模型,分析了星座构型、卫星的可靠度、备份卫星数目对星座系统可靠度的影响。通过分析备份卫星的可用性、卫星的固有可用度,提出了备份卫星轨道设计约束条件。基于平均修复时间建立了备份卫星重构控制模型,分析了备份卫星数目、备份卫星轨道、平均修复时间对备份卫星重构控制平均特征速度的影响。最后针对卫星星座对系统可靠度和平均修复时间的需求,提出了一套备份卫星子星座构型优化设计方法并给出了设计实例。     

基于任务分解的作战仿真研究

大规模作战的仿真对仿真系统的计算能力和容错能力都提出了很高的要求,所以对大规模战争系统的仿真正在向分布式和并行计算方向发展。该文对大规模复杂战争仿真系统的研究涉及到的仿真任务分解、仿真计算资源的监测与管理、仿真任务负载的动态平衡和仿真任务的迁移等问题进行了阐述。提出了任务分解的三种策略,在任务分解的基础上,给出了实现大规模作战分布式仿真系统的初步结论和建议。     

双模冗余-比较系统的可靠性和安全性分析

提出一种新的冗余系统模型--双模冗余-比较系统,给出该模型下的两种实现策略,利用马尔柯夫过程研究了不同策略下的可靠度和安全度,通过MATLAB的仿真计算,分析了故障检测覆盖率和修复率对可靠度和安全度的影响.与三模冗余和双机热备系统的对比研究表明,策略1的安全度最大,可靠度最小;策略2在修复率为0时可靠度最大,安全度与三模冗余系统相当而高于双机热备系统,在修复率为0.01时,安全度最大,可靠度略小于三模冗余和双机热备系统.     

基于回卷恢复的容错硬实时系统可调度性分析

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障。为了提高硬实时系统的容错能力,基于回卷恢复模型提出了允许容错优先级提升的分配策略。为了获得系统中容错优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的容错优先级配置搜索算法(fault tolerant priority configuration search algorithm, FTPCSA)。该算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n2)。最后给出了该算法的最优性证明。经过深入分析和实验证明,允许容错优先级提升的分配策略能够在容错优先级继承策略的基础上,进一步提高系统的容错能力     

无定向拓扑连接的并行遗传算法及其变异算子改进

为解决巨量优化问题,在Internet平台下为并行遗传算法提出一个新的拓扑结构———无定向拓扑连接。该拓扑连接既允许驻留子种群的计算机节点中途退出,又允许新的计算机节点随时参与进化,增强了算法的鲁棒性和容错性能。针对传统浮点变异算子的不足,提出一种新的二元浮点补码变异算子,讨论了它在克服早熟收敛方面的作用。实验表明,提出的算法能显著提高寻优质量,节约寻优时间;新的变异算子能有效阻止遗传算法陷入局部极值,进一步提高了遗传算法的寻优能力。     

考虑性能的三余度舵机系统可靠性分析

针对传统可靠性分析方法对余度控制系统的不适应,本文提出了考虑控制系统性能的可靠性分析方法;采用可靠性仿真技术与控制系统仿真技术相结合的方法给出了系统性能可靠度的计算途径;通过三余度舵机系统可靠性的分析验证了该方法的有效性。     

计算无圈有向网络可靠度的一个有效算法

利用布尔代数知识和网络的拓扑结构相结合 ,同时采用道路排序的技巧、保持可靠度不变的串并联化简等计算 ,给出了一个计算无圈有向网络 ST可靠度的公式及有效算法     

基于内模原理的变结构最优容错控制

针对系统中发生传感器故障和/或执行器故障的情况,兼顾考虑故障对系统内部状态和外部输出的影响,提出了一种物理上可实现的变结构动态最优容错控制方法.该方法首先利用内模原理设计了故障补偿器以补偿故障对系统输出的影响,然后利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的最优容错控制律.为了解决最优容错控制的物理不可实现问题,采用一种新型的降维故障诊断器,在实现故障诊断的同时完成了对系统状态的观测.最后给出了根据故障的发生情况进行变结构调节的动态最优容错控制的设计步骤.仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

线性时滞系统主动容错H∞控制

采用一种具有广义内模控制结构的反馈控制器,研究一类线性时滞系统的主动容错H∞控制问题。针对可由外系统描述其动态行为的故障,设计了基于观测器的故障估计器,并在此基础上将在线故障估计信息用于控制器的故障补偿,提出了基于广义内模控制的主动容错控制系统设计方法。应用时滞系统有界实引理,推导并证明了问题可解的依赖于时滞的充分条件,给出了这类主动容错控制系统设计的具体步骤。算例验证了该方法的有效性。     

基于历史数据的测试任务约简和故障诊断

针对部队航电组件测试任务繁重、故障定位率低的问题,提出一种利用历史数据来简化测试任务、提高故障定位率的方法。利用粗糙集信息系统理论,建立了航电组件故障信息系统模型;基于测试任务辨识函数和诊断允许误差对测试任务进行约简;基于最短测试时间选出最优测试任务集;利用贝叶斯最大后验概率进行故障诊断推理,将诊断问题归结为不等式约束极值问题;用0-1规划隐数算法求得最优解。最后以某型飞机惯导部件为例验证了方法的快速有效性。     

基于粗糙神经网络的航空电子传感器故障诊断

针对航空电子传感器系统是由多个子系统所组成的复杂大系统且很难量测系统输入,传统故障诊断方法难以评估这类系统的问题,提出了一种基于粗糙神经网络的航空传感器故障诊断方法。该方法首先运用Kohonen网络对航空电子传感器测量得到的连续数据进行离散化,然后用粗糙集理论进行知识规则的提取,最后用提取的知识作用于一步预测神经网络,用该网络预测结果与航空电子传感器实际输出进行阈值比较,进而进行故障检测。仿真实验和实际应用表明,该方法可行并能有效地检测传感器故障,且故障诊断率高。     

分布式仿真任务的最坏反应时间分析

最坏反应时间是进行任务可调度性分析的标准之一。我们对采用被动备份的PB（Primary-Backup）模型进行容错的仿真任务的最坏反应时间分别进行了分析，其中主、副版本仿真任务之间的同步分别采用量新执行和共享检查点文件，给出了相应最坏反应时间的计算公式．仿真试验结果表明基于共享检查点文件进行主、副版本任务同步会获得更短的最坏反应时间。     

Target aggregation of second-order multi-agent systems with switching interconnection

In this paper,the target aggregation is investigated for a multi-agent system consisting of second-order agents and multiple leaders.Sufficient conditions are proposed to make the agents approach the target set spanned by these moving leaders.With the condition on switching interconnection topologies,all mobile agents can asymptotically track the dynamical target set specified by multiple moving leaders with bounded error.Moreover,discussion on the case with static leaders is also given.     

基于OBDD的航空电子网络可靠性分析

针对航空电子网络通信任务的实时性需求,建立具有时延约束的面向任务的网络可靠性模型,并从共因失效(common cause failure, CCF)的角度分析了部件故障相关性,提出一种基于有序二叉决策图(ordered binary decision diagram, OBDD)的航空电子网络可靠性评价方法--时延约束边扩张算法。算法结合时延约束,利用边扩张构建网络OBDD,递归遍历OBDD结构计算部件故障统计独立条件下航空电子网络可靠度,并在此基础上引入CCF分析,利用同一OBDD结构综合评价航空电子网络可靠性。通过实例阐述了算法的原理,实验表明算法能有效评价航空电子网络的可靠性。     

评估STAR网络可靠性的新方法

针对具有故障部件的STAR互联网络的可靠性问题,在有条件的容错模型和概率模型的基础上,提出了一种新的评估STAR网络可靠性的方法。该方法通过网络的二连通率来进行评估。首先提出了一个自适应的容错并行路由算法,通过该算法的多次执行,得到用于计算网络二连通率的相关条件参数,在此基础上建立了用于推断网络二连通率的贝叶斯网模型。然后通过基于贝叶斯网的概率推理,可得到反映网络可靠性的网络二连通率。研究结果表明,该方法拓展了人们在网络可靠性评价方面的视野,具有一定的理论和实际意义。     

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。     

Extended research on software hybrid testing combining reliability and directed testing

The software reliability testing has many disadvantages in practice,such as high complexity of constructing operational profiles and poor fault detection efficiency.Oppositely,the directed testing with a high fault detection rate is incapable of estimating reliability quantificationally.To solve this problem,a hybrid testing combining reliability and directed testing as well as a reliability model based on the order statistic(OS) model were presented by Mitchell.An extended research on Mitchell’s work is proposed.Firstly,the most proper distribution of the fault’s failure rate which tends to be lognormal is suggested,and a detailed form of the OS model based on lognormal and the corresponding parameter estimation method are proposed,respectively.Secondly,an implementing framework for the hybrid testing is proposed.Finally,the hybrid testing and the OS model are applied on a real website system.The experimental results indicate:the hybrid testing has more efficient fault detection power and lower testing cost than the reliability testing;compared with three traditional software reliability growth models,the OS model has a best or pretty estimation or prediction power for each data set;and for the failure data set collected from hybrid testing,the OS model also achieves an acceptable estimation result.     

三种可靠性分析方法的比较研究

分析了用ＣＰＮ建模、ＧＯ法和动态故障树进行可靠性分析的基本原理，指出了其各自的构造过程，给出２个ＣＰＮ模型、ＧＯ模型和动态故障树模型实例，并在适用对象、描述系统功能、工程适用性、多态性、发现故障隐患、非单调性等方面对这三种方法进行了对比分析。最后给出这三种方法的优点与不足，并指出这三种方法在描述系统时采用功能模块化的思想和遵循系统功能流程的原则是对传统可靠性理论的一个突破。     

MEMS陀螺仪冗余配置故障检测方法

针对姿态测量系统的可靠性问题,提出了一种冗余配置方式的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)陀螺仪故障检测方法。首先,基于三轴MEMS陀螺仪研究了冗余配置的形式,给出了相应的故障评价函数,并给出了最优配置角度的计算方法;其次,根据冗余配置建立陀螺仪故障检测数学模型,设计了MEMS陀螺仪硬故障检测方法,并进一步证明了陀螺仪的软故障和陀螺仪输出噪声的相关性,通过最大似然估计给出了软故障检测判决函数;最后,利用自主构建的故障检测硬件平台进行了实验验证,成功实现了对发生硬故障及软故障陀螺仪敏感轴的检测。该方法将MEMS陀螺仪的冗余配置扩展到了敏感轴水平,提高了MEMS陀螺仪的数据利用率,增加了系统可靠性。