光伏控制系统中冗余技术的研究与应用

本文主要针对双机冗余的故障检测及自动判决等关键技术进行研究,提出了一种双DSP冗余结构的光伏控制器的设计方案。以TI公司的控制芯片TMS320F2812为核心,研究并实现了双DSP冗余结构的光伏控制系统,双DSP分担处理信号并且互为备份,通过检测各自的关键信号来判断故障状态,并能迅速通知备份DSP做出切换;解决了传统冷备份系统冗余切换速度慢、数据采样频率低的缺点,减少了系统的故障时间,提高了系统的可靠性与稳定性。实验结果表明该方案可行且有效。     

多机网络式火控系统的容错控制方法

针对网络仿真火控系统进行了容错技术研究，提出了具有一定普遍性的双机热备份冗余容错设计方案，并由硬件系统加以实现，该容错技术解决了一般双机冗余系统较难解决的故障机定位问题，并且加快了故障检测，故障机诊断，切换的速度。     

面向复杂电磁环境的容错电路系统设计技术

为解决复杂电磁环境中冗余容错电路系统容错形式单一、容错能力有限、冗余单元利用不充分和可靠性低等问题,提出了一种新颖的交互式-协同故障容错(ICFT)技术。根据整个电路系统预期输出信号,利用硬件本身冗余无故障单元替换故障单元。结合硬件演化(EHW)和补偿平衡技术(RBT),当冗余无故障单元不足时,采用被动式ICFT技术对既有故障实现容错。当采用被动式ICFT技术失败时,采用主动式ICFT技术,通过注入故障并重新分配子电路功能实现容错。仿真结果表明:与常规冗余容错(CRFT)和硬件演化(EHW)相结合的技术CRFT-EHW相比,采用ICFT技术能够容忍的工作电路最大故障单元累积量为41个,远大于采用CRFT-EHW技术时的16个。     

星载系统单故障恢复策略研究

针对指令重试时难以合理选择重试时机和冗余资源问题，并根据星载系统的特点，提出了系统致命失效概率最小的单故障重试恢复策略．该策略以星载系统所有出现的故障均为单故障这一假设为前提，建立了指令重试时间与系统资源备份数及系统的致命失效概率间的关系．通过最小化系统的致命失效概率，可得出在系统资源备份一定时的最佳指令重试时间．同时，若系统存在最大致命失效概率，则可得到在最佳指令重试时系统所需的资源备份数．分析该策略可以发现，星载系统的致命失效概率随着系统的运行期的延长而增大，并且随着错误检测率的提高，星载系统的可靠性增加。     

基于随机Petri网的冗余备份系统可信赖性研究

可信赖性的度量能客观反映冗余备份系统的可信性,是评价冗余系统服务能力的主要准则.随机Petri网(SPN)对系统的并发性、异步性和不确定性具有很强的动态分析能力,特别适合系统建模和可信赖性分析.讨论了冗余备份系统的概念及其随机Petri网描述,采用SPN对冗余备份系统进行建模和分析,在模型分析的基础上给出冗余备份系统的可靠性、可用性、可生存性、平均故障间隔时间等各种可信赖性重要指标.实例研究表明备份部件所处不同的状态会导致冗余备份系统具有不同的可用性.     

高速公路收费站交通信号控制装置设计

对收费系统中3种交通信号设备进行了设计.设计重点是设备的基本功能和可靠性,根据实际工作条件尽可能选择简单的电路结构,以提高设备的性价比.可靠性设计主要包括自动故障测试、定位、报告和冗余备份.车辆金额显示板采用4个数码管8线复用的并行传输方式,对数码显示信号线的故障进行检测和报告.通行指示灯采用电流环光电隔离技术,设置了发光器件的冗余备份和自动切换功能,发生故障时能报告信息.自动挡车器由微处理器及其附属电路构成,可对闭环控制回路的故障进行检测、定位和指示.该设计不仅提高了设备的可靠性,而且使系统的在线维护工作更快捷,整体性能明显提高.     

冗余技术提高电气控制系统可靠性的研究

研究开发冗余技术是提高电气控制系统可靠性的一条重要途径．研究了系统平均故障时间MTBF与系统可靠度R(t)的关系,并推论出冗余系统和热后备冗余系统的MTBF与故障率的关系,并由此提出了几种单元的比较合理的冗余结构设计．     

生成树协议及其优化策略

在网络中,我们通常会设置冗余链路以确保在一条链路出现故障之后启用另一条链路,但是冗余链路的设置将会导致网络环路;此时,我们可以使用生成树协议(Spaning Tree Portocol)来让备份链路受到阻塞,在逻辑上不出现环路。当主链路出现故障的时候就启用备份链路。本文将结合实例对生成树算法进行详细介绍,另外还会针对生成树算法延时过长的问题给出具体改进方案。     

一种预先建立的MPLS快速重路由方案的设计

设计了一种针对节点保护的预先建立的多协议标签交换（Multiple Protocol Label Switching,MPLS）快速重路由的总体方案。该方案包括预先建立备份路径、故障检测、故障恢复控制、标签分发和数据包转发等几部分。首先针对工作路径上的标签交换路由器用最大流理论的最短增广路径算法搜索备份路径组。然后,设计了故障检测和恢复机制,确定了按流量的优先级和带宽需求选择备份路径的方法。最终实现MPLS快速重路由。     

非结构化信息数据库的恢复技术

介绍了一种针对非结构化信息数据库的恢复技术,初步设计了针对非结构化信息数据库的容错、故障恢复机制,设想采用非缓冲型日志设计,逻辑日志和物理日志相结合的形式,记录所有对数据库所作的操作及改变,降低日志记录的冗余以及对日志操作的复杂性,结合备份策略来提供各种故障的恢复服务.     

基于重计算的深度学习加速器容错设计

2D计算阵列由于高并行性且通信简单，在深度学习加速器(deep learning accelerator, DLA)中经常负责处理卷积的大量计算，若出现硬件故障，则会导致计算错误，从而造成预测精度大幅下降。为了修复2D计算阵列中的故障，文章提出一种用于容错DLA的重计算结构(recomputing architecture, RCA),与传统的在阵列中添加冗余的即时故障修复策略不同，它具有一组基于冗余的重计算单元(recomputing unit, RCU),可以在稍后的周期中一对一地进行故障单元的重新计算。实验结果表明，与之前的容错方案相比，该文提出的方法显示出更高的故障修复能力和可扩展性，并且芯片面积占用更少。     

飞行器控制系统双CAN网络混合调度策略设计

由于飞行器控制系统中需要共享的数据量急剧增加且系统控制周期越来越快,导致数据传输总线的网络负载率越来越高,系统的实时性和可靠性受到影响而变差.为此,综合总线任务调度算法、冗余设计方法和网络管理策略,提出一种多功能双CAN网络混合调度策略.实验结果表明:该策略不但可以实现数据传输通道的冗余备份功能,提高了系统的可靠性,而且还保证了关键指令信息传输的实时性和非实时状态信息传输的公平性.     

双网卡冗余在嵌入式容错网络中的设计与实现

为了尽量避免嵌入式网络中网络节点故障和链路故障所带来的损失，在容错网络中，需要经过良好设计的故障恢复方案，以便于在网络通信中获取较高的可靠性和易用性。提出并详细介绍了一种基于双网卡的网络冗余方法，该方法包含了故障检测和故障恢复方法，故障检测方法使用链路状态检测与Loop-back检测相结合的方式；故障恢复方法在发现激活物理层故障后，将引导系统使用备用物理层。这种网络冗余方式的实现有效地提高了嵌入式网络设备的通信可靠性，又由于实现方便，造价低，可靠性高的特点，使其在现实的容错网络中获得了广泛的应用。     

高可用冗余热切换CompactPCI系统总线仲裁设计

CompactPCI(以下简称CPCI)高可用冗余热插拔系统平台，采用l l双主系统槽冗余热切换结构，支持主系统槽冗余备份、故障板隔离、热切换以及动态配置，达到99．999％的高可用性．高可用系统总线仲裁器的设计是保障该系统热切换的关键逻辑，其性能直接影响整个系统的可靠性和传输带宽等指标，本文提出了一种CPCI总线仲裁器，并在EPLD(erasmble programmable logic device可编程逻辑器件)中实现该逻辑．实际测量的结果表明该方案是一种公平、高效的总线仲裁器，完全满足高可用CPCI系统平台的要求．     

爱尔兰分布与指数分布并联系统的可靠度比较与经济分析

在构建复杂系统时,为了提高系统的运行可靠度,决策者往往采取冗余备份或者将元件并联.但在采取冗余备份时,需要增加系统检测设备与开关零件,这又显著地增加了经济费用;此外,开关的可靠度也会对系统的可靠度造成影响.本文将对服从指数分布的并联系统可靠度与爱尔兰分布式冗余备份系统进行比较,首先分析元件个数的增加或者并联个数的增加所带来的系统边际可靠度的提高,进而研究在经济费用约束的条件下是实行并联还是实行爱尔兰分布式的冗余备份,以及对开关经济成本等变量作最优可靠度灵敏度分析.     

BDF技术在电力通信网主备链路切换中的应用研究

在电力通信系统中,为了保障网络的可靠性,通常采用双设备双链路的进行冗余备份,以便于在设备或链路发生故障的时候能够切换保持网络稳定。本文针对电力系统中常用到的静态路由结合VRRP主备切换收敛时间慢、无法检测远端链路状态的不足,采用BFD检测技术辅助静态路由协议进行远端链路状态检测,解决了静态路由无法检测远端链路故障而导致主备链路无法切换的问题,同时大大提高了主备链路的切换的收敛时间。     

云存储系统中数据冗余策略优化问题

针对云存储系统现有冗余策略及其改进策略的不足, 提出一种将完全备份与改进的RS(Reed\|Solomon)纠删码结合的自适应数据冗余策略RIRS(Replication Improved RS)。该策略能根据具体应用环境调整参数以最大限度地优化系统性能。在参数调整使其退化成纯粹的完全备份方法条件下, 提出一个动态副本管理优化模型DRMO（Dynamic Replication Management Optimized）对其进行改进。实现副本数和副本位置的动态调整。分析表明, RIRS充分融合了完全备份和纠删码冗余的优势, 能节省存储空间, 降低访问时延并提高系统的可靠性和稳定性。在此基础上提出的DRMO能在满足数据有效性要求的同时, 进一步节省存储空间并实现负载均衡。     

多线冗余电路分析

该文在简单介绍多线冗余概念及常用定理的基础上，对多线冗余问题进行研究，提出了一种能构造任意多线冗余电路的方法，并进一步讨论了这种多线冗余电路的可测试性问题。所构造的电路具有这样的特点：电路本身是多线冗余的，而该电路的子网络却是无冗余的；任何小于k重的固定电平故障均可以检测。     

基于多信号模型的引信测试性建模

针对目前武器系统测试性设计技术滞后于装备研制水平的问题,提出采用多信号模型法评估系统测试性。多信号模型法基于一种分层建模的思想,在系统结构的基础上以分层有向图表示信号流向和各组成单元的连接关系。通过定义功能、故障模式、测试与信号之间的关联性来表征系统的一种模型表示方法。文中建立了引信系统的多信号模型,针对引信作用失效故障模式。对系统测试性进行了评估并给出了量化结果,如故障检测率、故障隔离率、故障隔离模糊群组、未被检测的故障、未被使用的测试等。仿真结果表明,该方法能够快速、准确地实现故障检测与隔离,具有建模简单、模型失真度小、通用性强等特点,对提高产品可靠性。降低全寿命周期费用具有重要意义。     

完成工作时间服从几何过程的系统备份策略

为了使数据库与计算机等系统发生故障以后的损失降到最低程度,需要对之前的状态进行一个备份。研究了关于检测点的备份策略,系统每次完成工作的时间是随机的,在定期时间进行检测或者在完成工作以后的随机时间进行检测,当系统发生故障时备份操作开始执行直到最近一次检测点。利用几何过程理论求出了系统从开始工作到执行完备份操作的期望费用的表达式,研究结果表明:存在最优的T*和N*使期望费用最少。