基于多传感器的卫星容错自主导航系统

在由星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器组成的卫星多传感器容错自主导航系统中,采用容错联邦滤波算法,突出了多传感器系统信息冗余的优势,数据处理速度快,算法计算量小,具有较高的工程实用价值.仿真结果表明,该方案能够获得较高的定轨精度,当1个或多个导航子系统出现故障时,系统能够检测并隔离相应的故障子系统,同时还能利用隔离后的子系统获得局部导航最优解,从而有效提高了卫星导航系统的可靠性和精度.     

采用无迹信息滤波的多传感器容错融合算法

针对故障检测阈值难以确定和系统非线性较强时精度差的问题,提出了1种新的多传感器容错融合算法。各量测子系统采用无迹信息滤波,不需要对系统进行线性化,因而能避免线性化误差。设计基于模糊逻辑的故障检测算法。利用卡方检验值计算子系统有效概率。根据子系统的有效概率自适应隔离故障子系统,处理故障检测阈值难以选取的问题。将该文算法应用于捷联惯性导航系统/北斗2/全球定位系统(SINS/BD2/GPS)组合导航系统中,仿真结果验证了其有效性。     

基于T-S模糊模型的观测器和动态输出反馈容错控制器设计

针对具有执行器故障和传感器故障的非线性系统,提出了一种基于T-S模型的观测器设计和动态输出反馈控制器设计方法。首先,将非线性系统转化为T-S模型,以此模型作为设计模型,利用扩展传感器故障为辅助状态向量的方式,将系统扩展为增维的T-S描述系统;然后,针对增维的T-S描述系统,设计模糊自适应观测器以达到对非线性系统的状态、执行器和传感器故障同时估计的目的;最后,基于观测器对传感器和执行器故障的估计,设计了一种动态输出反馈容错控制器以达到容错控制的目的,其中以线性矩阵不等式的方式给出了观测器和容错控制器存在的充分性条件。通过实例仿真验证了该文设计方法的有效性。     

一类多变量传感器故障容错PID控制器的设计与应用

针对一类多变量非线性系统的传感器故障,提出了一种新型的基于神经网络模型的故障容错PID控制方法.该方法应用加权移动平均残差技术对传感器故障进行检测,并利用神经网络建模技术在线重构故障传感器信号,重组PID控制器反馈回路,实现容错PID控制.通过在三水箱过程设立多种不同类型的传感器故障,进行仿真研究.仿真研究结果表明,所提出的故障检测与容错控制策略具有很强的鲁棒性和容错能力.     

基于动态输出反馈的时滞系统鲁棒容错控制

考虑参数不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题。为设计输出动态反馈控制器,使得闭环系统在传感器发生故障时仍能保持渐近稳定。基于一种传感器故障模型,通过在解析过程中使用非线性变换和锥补线性化方法,得到了与时滞相关的动态输出反馈鲁棒容错控制器存在的充分条件,并给出了控制器参数的显式表示。通过仿真算例验证了结论的正确性和有效性。     

容错联邦强跟踪卡尔曼滤波算法在组合导航中的应用研究

提出了一种改进的联邦强跟踪卡尔曼滤波算法,并将其应用于MSINS／GPS浅组合中。采用了三层容错结构,能够有效地检测出数据粗大误差、GPS速度跳变以及滤波器误差估计的故障,及时进行故障隔离,从而使系统具有良好的容错能力。仿真结果表明,联邦强跟踪卡尔曼滤波算法解决了量测相关、GPS速度跳变和初值选取敏感性等问题,可以提高系统的实时性、鲁棒性和容错性能。     

基于事件触发的间歇传感器故障主动容错控制

提出一种基于事件触发的线性离散系统间歇传感器故障估计和主动容错控制方法。首先,利用一种新的表达方式来描述不同模态下的间歇传感器故障,并针对该故障在传感器输出端引入事件触发机制,通过获取的非均匀采样信息设计故障观测器,实现系统状态和传感器间歇故障的联合估计。然后,根据观测器的估计信息设计容错控制器,通过求解不同故障模态下误差增广系统的线性矩阵不等式,获得满足所有增广系统稳定性要求的公共解。本研究提出的含有事件触发的容错控制方法,可以通过触发机制在间歇故障频繁发生和消失的时段改变控制率调整的频率,减少控制率反复重构的次数并降低系统性能损耗的速度,有效改善控制效果,维护系统性能,减轻系统通讯压力。最后,在无人艇线性模型上进行仿真测试,验证本方法的有效性和优越性。     

基于联邦网络的传递对准滤波补偿算法

针对空中环境各种干扰因素对空空导弹传递对准(TA)滤波的影响,提出一种基于联邦网络的补偿算法.将干扰误差考虑为量测输入纳入滤波系统,改进标准Kalman滤波结构.将补偿神经网络设计成联邦结构,两个子系统分别用于训练量测输入估计误差、输出层权值误差和隐层权值误差.推导了联邦网络的训练算法并对算法进行了稳定性证明,保证了网络在结构上计算量小,系统反馈能力强,能够对干扰误差进行有效在线预测,辅助改进Kalman滤波器对失准角进行精确估计.仿真比较实验验证了该算法能够在不需任何先验信息的条件下,及时适应对准环境,预测校正干扰误差,滤波收敛快、精度高,适合空空导弹在具体设备和环境条件下的快速精确传递对准.     

故障条件下的联邦滤波鲁棒信息分配方法研究

研究了某个子系统发生传感器故障时,信息分配对无故障子系统的鲁棒性影响问题。基于提高无故障子系统的抗故障污染能力考虑,从使故障影响极小化出发提出了一种鲁棒信息分配思想。对于仅由双子滤波器组成的联邦滤波结构,给出了一种基于故障检测函数的自适应信息分配方法。从概率的角度,根据这种方法可使其他无故障子滤波器具有较强的抗干扰能力。对于具有主滤波器的联邦滤波结构,给出了一种给定故障衰减系数条件下的鲁棒信息分配系数设计方法。理论分析表明,该方法可使其他无故障子滤波器对故障具有很强的抗干扰能力,从而有利于提高联邦滤波器的快速重构能力。仿真说明本文思想是可行的。     

基于多模自适应滤波算法在 装备组合导航系统的应用

为满足在复杂环境下装备导航定位需求,本文提出了一种对组合导航系统进行多源信息融合以获得高精度、高容错位置修正信息的设计方法.该方法通过改进联邦卡尔曼滤波算法和滤波器设计,建立一种基于北斗/GPS/SINS组合导航系统的多模自适应估计的联邦滤波器,通过多源数据优化融合有效提升装备组合导航系统精度及可靠性,为其提供准确的地理位置、周边地形以及道路交通等信息,帮助作战人员实时获取目标状态并引导精确导航,有效提升装备作战使用效能.仿真实验表明:该方法与单一模型的联邦滤波器相比,不仅能进一步提升系统的容错性及高精度定位能力,还便于对各导航子系统的故障进行隔离定位,具有较大的工程应用价值.     

基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制

为了解决控制理论中的系统安全性与可靠性问题,考虑到时滞时变普遍存在于此类系统中,沿着故障诊断和容错控制解决问题的思路,针对基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制问题进行研究,构造了一种新型的故障诊断观测器,结合Lyapunov稳定性理论研究了故障诊断观测器的状态估计误差,构建了状态反馈的容错控制器,利用Schur补引理以及一些基本的控制理论得到了故障诊断观测器和容错控制器存在的线性矩阵不等式(LMI)的充分条件,确定了闭环系统的稳定并且符合所给定的性能指标。通过Matlab仿真实例验证了所提方法的简便性以及实用性。此方法很好地克服了系统中存在的非线性、扰动以及时滞时变问题。     

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。     

高性能嵌入式系统应用中的容错结构

介绍一种容错嵌入式计算机系统的体系结构，主要阐述了高性能嵌入式系统（HPEC）对故障的自我诊断能力及其可靠性的分析与评估。     

两类故障的鲁棒容错控制

为提高系统可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,推导出系统传感器和执行器两类故障的统一数学模型,同时考虑控制对象的不确定性,基于Lyapunov渐近稳定性理论和Riccati方程研究鲁棒容错控制器设计方法,设计基于状态观测器的船舶航向/横摇鲁棒容错控制器,并对其进行仿真检验.结果证实了该方法的有效性.     

基于故障估计的无人车容错控制方法

考虑转向控制系统故障和未知干扰同时作用对无人车辆路径跟踪效果的影响,为提高无人车辆控制系统的可靠性,设计了一种无人车路径跟踪容错控制方法. 对转向控制系统输入性故障进行分析,结合未知干扰情况定义了名义故障并建立相应的数学模型. 利用高阶滑模观测器构造名义故障微分方程,并利用自适应容积卡尔曼滤波设计了车辆质心侧偏角和名义故障估计方法,从而为无人车容错控制提供可靠信息源. 基于滑模控制理论设计了无人车路径跟踪容错控制器并证明了其收敛性. 联合仿真和硬件在环试验结果表明,所提出的估计方法能够得到精确可靠的质心侧偏角和名义故障估计结果,且与无容错控制相比,所设计的路径跟踪容错控制器在面对故障和干扰时能够明显地提高车辆的控制性能,并同时保证车辆的路径跟踪能力及其自身的稳定性.      

一类不确定非线性系统主动容错控制

针对一类不确定非线性系统,提出一种新的主动容错控制策略。该策略可以根据系统的运行状态实现切换控制,当系统无故障时,系统切换至常规状态反馈控制,保证系统稳定的同时且具有一定的鲁棒性能;当系统发生故障时,切换至主动容错控制,利用RBF神经网络在线逼近故障模型,同样保证系统鲁棒渐近稳定性。仿真示例表明,系统对不确定性具有较好的鲁棒性,同时对故障可以进行较好的重构,从而验证了设计方法的有效性。     

三相正弦波逆变器容错控制

针对变频器逆变模块故障率高的问题,建立三相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变模块中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)发生短路故障后逆变模块的数学模型.根据这个故障模型,实现对系统故障的有效诊断,同时结合硬件冗余的容错控制策略对电路拓扑进行重构,使得三相逆变器在短路故障情况下仍能正常工作,从而提高系统硬件层的容错能力和可靠性.在MATLAB/Simulink环境下实施系统仿真,验证了三相正弦波逆变器容错控制的有效性和可行性.     

基于负荷分类评估的配电网可靠性分析方法

快速准确的可靠性评估技术对提高配电网运行水平至关重要.本文在传统配电网可靠性评估基础上,针对具有快速转供功能的含分布式电源配电网,提出了一种基于负荷分类的可靠性评估方法.该方法基于概率和抽样方法确定系统运行状态及故障或失效发生地点,将配电网分为不同类型的负荷进行分析,并考虑了含分布式电源情况下的网络重构和负荷转供等功能.该方法有效地简化了传统可靠性评估过程的复杂性,提高了分析效率,能应用于配电网的实时可靠性评估.采用改进的IEEE-RBTS Bus6系统验证了所提模型及方法的可行性.     

基于Markov链的容错系统可靠性评估

计算机可靠性是衡量计算机系统性能的一项重要指标,评估计算机系统的可靠性在系统的设计和实践阶段有着十分重要的意义。针对较为常见的双机冗余容错系统,该文给出了一种基于Markov模型的评估容错系统可靠性的方法,该方法通过故障注入来加速系统失效、模拟容错系统运行时的事件、对系统运行状态进行划分,使用Markov链对系统状态进行建模来评估容错系统的可靠性。实验测试结果表明:该方法能有效地对容错系统可靠性进行评估。     

基于APC容错存储器的设计

研究半导体ＲＡＭ的容错。介绍了存储器容错技术；给出了片上容错存储器的系统设计，并对系统的可靠性进行了评估。