一种分布式三模冗余控制系统的实现

论述一种分布式三模冗余控制系统的实现 ,包括系统CPU的选择、系统通信网络的实现、系统的同步策略以及三模冗余输出表决器的设计等 .实际表明这种系统设计方案能保证系统具有很高的可靠性、可用性和较快的开发速度 .     

三值光学处理器三模冗余表决系统设计与实验

计算机处理器的可靠性设计非常重要.设计了三值光学处理器(ternary optical processor, TOP)三模冗余(triple module redundancy, TMR)光电表决系统,针对三值光学处理器运算单元设计了光电表决器,提出了在三值光学处理器上构建表决系统架构的具体步骤.对于一位的三值光学处理器,设计并测试了108个表决实验用例,并对m位的重构运算器的可靠性进行了简要分析.实验结果与可靠性分析表明,针对三值光学处理器进行三模冗余表决的方案,能有效提高系统的可靠性及运行效率.     

DP-3级动力定位控制系统的体系结构

根据各船级社对深海作业的安全规范要求,完成了DP-3级动力定位控制系统的硬件与软件设计.详细阐述了DP-3级动力定位控制系统的硬件体系结构与软件体系结构的组成.针对动力定位各子系统所完成功能的不同,对控制系统的软件体系结构进行了应用层、实时层以及物理层的分层设计.为了对控制系统的软件逻辑、硬件体系、数据接口以及系统可靠性进行有效验证,采用实物仿真与虚拟仿真相结合的方法建立了DP-3级动力定位的半实物仿真系统.在半实物仿真系统上对某一深水钻井平台进行了动态模拟试验,仿真结果表明所设计的定位系统可以为动力定位控制系统方案设计的可行性以及控制方法的有效性提供测试环境,所设计的体系结构可为工程应用提供一定的参考.     

“复兴号”动车组网络控制系统冗余设计

为解决高速动车组网络系统在冗余性设计上的安全性及可靠性等问题,以“复兴号”动车组网络控制系统冗余设计需考虑的因素为基础,提出了高速动车组网络控制系统在硬件及软件上的冗余性设计原则、措施及方法.通过动车组的批量应用验证了网络控制系统冗余设计在保证动车组安全性、可靠性及可用性方面的良好效果.     

飞行控制器的冗余设计

控制器是航天飞行器的控制中枢,必须确保其高可靠性设计。冗余设计是提高飞行控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。比较了双机和三机热冗余的优缺点,给出了控制器的冗余设计结构、设计思想、实现方法、可靠性分析等。系统测试结果表明:整机性能稳定、可靠,达到了系统的可靠度设计要求。     

基于多功能车辆总线的网络系统冗余设计

针对多功能车辆总线网络系统的可靠性问题,采用二模热冗余方法进行多功能车辆总线(MVB)网络冗余环型设计,并提出相应的介质冗余协议;对多功能车辆总线冗余环型网络的可靠性进行理论分析,并基于OMNeT++仿真平台建立多功能车辆总线冗余环型模型,对介质冗余协议进行仿真测试.测试结果表明,当多功能车辆总线网络系统出现故障时,介质冗余协议能实时可靠地进行总线替换,有效提高了多功能车辆总线网络系统的可靠性.     

基于三模冗余结构的列车监控记录系统

提出一种新的列车运行监控记录装置系统设计,采用三模冗余的结构提高系统的可靠性.分析了该设计方案的可行性,给出以FPGA为核心构建的设计电路,通过模拟试验得到了良好的仿真效果.     

PLC控制系统的可靠性研究

本文对PLC控制系统的可靠性降低的原因做了详细的分析,并针对性地对如何提高输入信号的可靠性、执行机构的可靠性以及故障报警和冗余设计等五个方面提出了解决的办法和思路。输入信号、执行机构和故障报警这三个方面的措施主要是针对PLC外部机构的失效进行规避。而冗余设计的引入,则对提高PLC自身的可靠性起到了关键的作用。     

双机热冗余可修复容错控制系统的可靠性分析

用马尔可夫过程,对双机热冗余可修复容错控制系统的可靠性进行了分析,得出了有关的计算公式.     

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.     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性.     

一种基于结构光的扣件缺失判别新方法

针对高速铁路动态巡检系统中扣件缺失的快速识别问题,提出一种新型的探测方法:利用红外光源垂直照射钢轨扣件形成三束红外结构光,通过硬件系统实现高速相机对实时图像的采集.利用图像形态学处理等图像处理方法,对所采集图像进行预处理、实现扣件定位、扣件特征提取、识别判断并将结果存储至后台数据库,实现检测数据的实时管理。研发了一套基于轨检小车平台的动态巡检实验系统,经实验室模拟实验以及上线测验证明了该方法实际可行,具有很高的准确性和可靠性。     

基于手柄积分的液压挖掘机回转系统速度位置复合控制特性

传统液压挖掘机回转系统是靠驾驶员的观测实现定位,生产效率和回转定位精度较低.为此,本研究基于手柄积分控制,提出一种速度位置复合闭环控制策略,根据设定运行速度和目标位置,设计期望的运行轨迹.为与通用的手柄操作模式相兼容,目标位置通过对手柄给定角速度进行积分获得.此外,同时加入压差反馈和速度反馈,提高系统定位精度和运行平稳性.研究中,以液压挖掘机为研究背景,构建了回转系统机电液联合仿真模型和试验测试系统,对控制策略可行性和有效性进行了验证和分析,结果表明,该方法对于不同期望位置,都可以获得较高的定位精度,定位误差仅有0.5°,且有效减小了位置超调和速度波动,回转位置闭环控制系统动态特性显著提高.      

北斗双星导航定位系统在某地区动静态试验

对北斗双星基本型用户机在某地区进行了海上动态、陆上静态定位试验及其短信发报功能测试。试验结果表明:动态、静态定位精度基本一致;X 值(北纬度)变化幅度较大,Y 值(东经度)较为稳定;其定位精度可满足小于 1:25000 比例尺海洋测图;短信发报功能独特,几乎不受距离限制。研究指出可以运用北斗双星的短信发报功能来完成 DGPS 及北斗双星导航定位的差分信息,并提出了基于北斗双星/DGPS 组合导航定位的海洋综合测量系统的基本框架及功能设计。     

基于ZigBee网络的室内定位系统的设计与实现

针对当前室内定位系统成本高、精度低、可靠性差的缺点,设计出了一种基于ZigBee无线传感网络的无线室内定位系统.系统硬件以德州仪器公司CC2530片上系统为核心,软件基于德州仪器公司Z-Stack协议栈将测距标定与完整定位流程结合起来,通过测量接收信号强度计算待定位节点到参考节点的距离,然后利用三角形质心算法进行定位,确定待定位节点坐标.实际测试表明:该室内定位系统操作简单,可靠性高,定位精度达到95 cm以内,定位误差期望为9.76 cm.     

动力定位模拟器软件系统的设计与实现

为有效解决国内动力定位操作员的培训问题,以康斯博格K-POS系统为原型,设计动力定位模拟器。在传统航海模拟器架构的基础上,通过C++进行软件设计,完成Matalb代码转化,设计动力定位操作模拟界面,实现了动力定位培训需要的动力分配相关功能。经安装调试,模拟器系统基本满足培训需求。     

一种动对动相对定位中平滑惯导辅助模糊度解算策略

针对基于单频载波相位的动对动相对定位中实时模糊度固定可靠性不高的问题,本文提出了一种基于DGNSS/INS紧组合的平滑惯导辅助模糊度解算策略,以提高低成本接收机高精度定位的普适性。首先,基于伪距和载波相位观测量构建动对动相对定位模型;其次,对惯性导航数据进行卡尔曼滤波处理,并利用滤波平滑后的惯导位置预测卫地距重构双差观测方程并构造惯导位置约束方程,继而获得较高精度浮点解及其协方差阵,采用LAMBDA算法进行整周模糊度固定及Ratio检验;最后,由DGNSS/INS紧组合算法对惯性误差进行反馈校正,以维持惯性高精度导航。实测数据实验结果表明,对比没有惯导辅助、有惯导辅助和经滤波平滑后的惯导辅助结果,本文采用的方法可以有效地提高模糊度浮点解精度,减小模糊度搜索空间,提升整周模糊度固定成功率,三种方法下模糊度固定成功率分别为92.3%,99.1%和99.6%,并最终实现厘米级动态相对定位。     

一种基于可靠预约ALOHA的智能车多车协作通信协议

针对典型交通场景下智能车多车协作的实时性、可靠性及分布式协作的要求,提出了基于可靠预约ALOHA的介质访问层信道接入协议,通过使用动态时分复用信道而提高车间通信的实时性,用预约时隙和广播机制而提高通信的可靠性与分布式特性,并设计了针对车队和超车的多车协作算法.同时,通过实验验证了通信协议及系统的可行性与可靠性.     

基于三维扫描振镜系统音圈电机的离散滑模控制

近 20 a 来,激光扫描技术被广泛应用于工业加工领域,三维扫描振镜作为一种更高效的激光加工仪器,其核心部件和关键技术主要依靠国外进口。 针对国内对三维扫描振镜系统研究较少,且在传统控制方法下,振镜电机普遍存在阶跃响应慢和控制精度低等问题,设计了一种基于新型趋近律与干扰补偿器相结合的离散滑模控制器,该控制方法有效补偿了外部的干扰,具有强鲁棒性。 首先,建立基于三维扫描振镜系统的音圈电机线性动力学模型,并对该模型离散化,构建其离散状态空间方程;其次,依据滑模变结构控制理论设计离散系统控制器;最后,通过 Simulink 搭建控制系统的仿真模型,仿真结果表明:1%和 10%的全行程阶跃响应时间分别为 2. 1 ms 和 2. 4 ms,10%全行程正弦信号位置跟踪的定位精度在 3×10-4 mm 以内,实现了对指令信号的完全跟踪,达到了工程应用要求,为高速三维扫描振镜系统的控制研究提供了新的思路。