基于硬件演化的电路故障自修复实验系统设计与实现

面对复杂的环境,电路系统容易出现故障,且常规电路系统主要基于冗余容错技术提高系统的可靠性。在前期工作中提出了基于硬件演化(evolvable hardware, EHW)和补偿平衡技术(reparation balance technology, RBT)的故障自修复策略,其能够充分利用仿生原理,使电路系统具备自适应、自组织能力。设计实现了能够用于验证所提修复策略的实验系统,并选取了典型电路对基于EHW和RBT的故障自修复策略进行了实验验证,对设计具有自修复能力的电路系统具有重要的指导意义。     

纳米电路交叉冗余容错技术研究

提出了一种针对纳米电路的数字电路容错设计新方法.该方法基于交叉冗余原理,利用两种二进制错误的不对称性,采用模块化方法对纳米电路进行容错设计.以阵列乘法器为例,采用新方法对电路进行设计和仿真,并结合实验结果与传统的可重构和三模冗余容错方法进行比较.交叉冗余方法无需检测模块及表决器,不会增加系统延时,并且在资源消耗方面远低于传统方法,对纳米电路尤其适用.     

具有进化能力的新型胚胎电子自修复系统

针对胚胎电子电路及其自修复方法——行/列移除和细胞移除的不足,提出了一种具有进化能力的新型胚胎电子自修复系统.该自修复系统具有功能层、修复层和进化层3个层次.功能层实现目标电路功能;修复层采用行/列移除进行目标电路的实时修复;进化层利用功能层剩余资源进化具有更大自修复能力的目标电路结构.该自修复系统既保证了目标电路的实时自修复,又能够充分利用功能层的电子细胞资源,提高了目标电路的自修复能力.通过电路的仿真实验,验证了所提出自修复系统的优越性.      

面向芯片级自修复的胚胎电子电路设计与实现

该文以胚胎电子电路的相关理论为前提,探讨了自修复数字电路的设计方法和实现方式,同时对其逻辑块、配置寄存器和自修复辅助电路进行粗略的研究。     

基于电磁防护仿生概念电路演化修复关键技术研究

基于电磁防护仿生概念,以电机控制系统为例给出了设计具有自修复能力电子系统一般方法,深入分析了重配置电路模型对电路演化修复的影响,提出了优化重配置电路模型的方法。实验结果表明,利用该优化方法改进的重配置电路模型大大降低了电路生成时间,提高了电路修复速度。     

基于演化硬件的电路自修复实验研究

介绍了演化硬件的概念、基本原理和实现方法,以无刷直流电机逻辑控制电路为例,对基于演化硬件的电路进化修复进行研究。通过引入单个逻辑单元故障到多个逻辑单元故障,研究电路通过进化自修复的能力。研究结果表明,无刷直流电机逻辑控制电路通过进化可以得到同等功能的不同电路拓扑结构,从而避开故障单元,使电路功能恢复,且电路的进化修复能力随故障点的增多而下降。     

多机分布式火控设备故障诊断与自修复

针对火控系统的高可靠性要求，对多机分布式火控设备的故障诊断与自修复技术进行了研究，分析了系统的硬件结构与冗余设计，给出了故障检测诊断及故障自修复的设计方法和软件流程图，说明试验调试的样机演示结果，最后给出了主要结论。     

容错技术在激光断面测量仪中的应用

为提高激光断面测量仪的系统可信性,分析了其硬件电路的故障检测,并提出具有保护机制的可恢复文件系统,实现了容错技术在嵌入式测量仪器中的应用.     

基于Verilog HDL设计的PWM输出控制

介绍了一种利用硬件描述语言Verilog HDL设计PWM输出控制的方法,用以实现电机控制、交流检测等功能。并以电机控制为例,重点对硬件电路和软件设计进行了论述。与纯硬件电路相比,硬件描述语言VerilogHDL设计的电路可以根据需要随时进行改变,使得电路的实时性和设计弹性得到了较大的提高。     

一种嵌入式二乘二取二容错计算机联锁系统设计

基于嵌入式系统理论和容错系统体系结构,结合故障-安全电路的设计理念,给出了一种嵌入式二乘二取二容错计算机联锁系统的硬件设计.深入阐述了系统硬件电路的设计理论依据和工作原理,同时给出了设计中的元件选型.通过功能测试,系统设计符合故障-安全的设计原则,理论计算表明,其可靠性、安全性达到铁路信号系统要求.     

Evolutionary Design of Fault-Tolerant Digital Circuit Based on Cartesian Genetic Programming

In many areas, reliability of the digital circuits has become the key factor to restrict circuit development. Fault-tolerant design is the commonly used method to improve the reliability of digital circuits. The current fault-tolerant design methods are based on triple modular redundancy( TMR) or multiple modular redundancy( MMR). These redundancy designs rely on the experience of the designers,and the designed circuits have poor adaptabilities to a complex environment. However, evolutionary design of digital circuits does not rely on prior knowledge. During the evolution, some novel and optimal circuit topologies can be found, and the evolved circuits can feature strong adaptive capacities. Based on Cartesian genetic programming( CGP), a novel method for designing fault-tolerant digital circuits by evolution is proposed,key steps of the evolution are introduced,influences of function sets on evolution are investigated,and as a preliminary result,an evolved full adder with high fault-tolerance is shown.     

Delta算子系统D稳定鲁棒容错控制

研究了Delta算子描述的线性系统基于圆形区域极点配置的鲁棒容错控制(定义作D稳定鲁棒容错控制)问题·利用线性矩阵不等式,给出了Delta算子描述的标称线性系统通过状态反馈实现D稳定容错控制的两个充分条件和D稳定容错控制器的设计方法·利用代数Riccati方程,给出了Delta算子描述的不确定线性系统D稳定鲁棒容错控制的充分条件和D稳定鲁棒容错控制器的设计方法·将连续与离散系统有关该问题的结果统一到了Delta算子框架中·     

无线传感器网络的层次化故障模型

为了在无线传感器网络可靠性研究中对故障检测等容错机制进行准确评价和量化分析,有必要进行网络故障模型的研究。该文提出了1种具有高覆盖度特点的网络层次化故障模型。在4种网络故障类型研究基础上利用图论方法提出面向节点层和子网络层的层次化故障模型设计方法,基于复杂网络聚类系数给出1个面向故障模型的单点型关键节点判定定理,并以此为例通过子模型有效性原则对该类模型进行了证明,结果表明该故障模型有效。     

相异性容错软件故障模型

针对容错计算领域中由于引入了相异性设计概念,导致传统软件失效模式难以应用的问题,提出了一个用于分析相异性容错软件故障的模型。模型根据各类软件设计故障对系统可靠性的影响,精确定义了相异性容错软件系统中故障的范畴及其划分、以及与系统失效之间的关联关系,在此基础上建立了一个基于功能的故障模型,以描述相异性软件系统的可靠性关系。通过一个通用相异性软件系统为实例,应用故障模型分析了系统可靠性关联关系,建立了与之相对应的故障模式及其可靠性模型,验证了故障模型的实用性。     

执行器与传感器故障下多变量系统的容错极点配置

针对多变量反馈系统,基于参数空间设计的思想以及“n-线性特征系数”系统理论,提出了一种新的、对执行器与传感器故障的容错控制方法。它是通过保证在正常及各种故障模式下系统的极点均处在s平面上某个可行区域之中,即容错极点配置而实现的。讨论了参数空间设计的基本过程,给出了容错状态及输出反馈控制律的设计方法。     

SAUCES：模拟电路设计的灵敏度分析程序

本文提出了符号电路转移函数对每个电路元件的灵敏度以及符号电路转移函数的零、极点灵敏度的简单化导方法,并描述了以这些方法为基础而编制的电路灵敏度分析程序——SAUCES。该程序能够以有限的计算时间和存储量生成一个简化的符号电路函数来进行符号电路分析,并利用符号电路分析的结果采用符号或数字来计算模拟电路的灵敏度。本文给出了一个计算实例以说明怎样应用 SAUCES 程序来改进电路设计,该程序的输出对设计者修正/改进电路设计是很有价值的。     

非线性系统故障诊断与容错控制技术综述

介绍了一般非线性系统的模型,分析了非线性系统故障诊断与容错控制的特点,在此基础上综述了国内外在非线性系统故障诊断和容错控制技术上的研究进展和主要方法：包括基于滑模观测器的诊断方法、基于未知输入观测器的诊断方法、基于非线性观测器的容错控制、基于H∞的鲁棒容错控制方法等。总结了该领域待解决的几个重点和难点问题,并对该研究领域的发展趋势进行了展望。     

Delta算子系统D稳定容错控制

研究了Delta算子描述的线性系统基于圆形区域极点配置的容错控制问题．分别利用矩阵奇异值和代数Riccati方程给出了该系统利用状态反馈实现D稳定容错控制的两个充分条件,进而给出了D稳定容错控制器的设计方法,将连续与离散系统的有关结果统一到了Delta算子框架中.     

Fault-Tolerant Design and Testing of USB2.0 Peripheral Devices IP Core System

Universal serial bus 2.0 (USB2.0) is a kind of mainstream interface technology. The traditional USB developing is only to develop USB peripheral devices. For the USB2.0 peripheral devices IP core system that has wide application foreground, some interference inevitably exists in signal transmitting. Some fault-tolerant design and test methods must be adopted in order to correctly transmit and receive data. Combining with a project, this paper introduces in detail about measures, hardware implement, and test methods of fault-tolerant design about USB2.0 peripheral devices IP core system. Fault-tolerant design measures, noise reduction measures of signal processing, fault-tolerant methods about data encode and decode, package identification (ID) field fault-tolerant methods, and cyclic redundancy checks fault-tolerant methods are discussed. The paper also presents some hardware implement methods about fault-tolerant design of data decode and test methods about fault-tolerant design of USB2.0 IP core system. These methods can offer the reference for development of USB2.0 system in all kinds of electronics instrumentations.