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。     

引入演化效率因子的演化算法设计

随着电子芯片技术的发展，电路系统不断向高集成度和智能化发展。在复杂电磁场环境的各种干扰下，对信息化电子系统的稳定性和可靠性要求越来越高，电子系统的可靠性及自主容错能力成为电路设计所面临的新挑战。为提高恶劣情况下电路的抗干扰能力，提出将分析得到的演化效率因素作为算法的影响因子，引入到演化算法的适应度函数中，对算法进行提高和改进。研究结果表明，在单点短路和断路故障仿真实验中，引入演化效率因子的演化算法的平均无故障概率分别为0.754和0.853。与传统的演化算法相比，两者分别提高了16.4%和14%；与自适应算法相比，两者分别提高了6.7%和5%，证明在受扰或局部损伤的情况下，引入演化效率因子能够有效提升电路系统的鲁棒性及容错抗扰能力。研究结果对改进电路设计的强化及完善有一定的参考价值。     

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。     

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.     

多态k-out-of-n:G型系统可用性评测

事务处理型计算机可采用冗余等容错计算技术以延长无故障运行时间和增加可用性。为了评测事务处理型容错计算机的可用性,该文将其抽象为由独立同分布部件组成的多态k-out-of-n:G系统。针对这一类事务处理型容错计算机建立系统模型,考虑系统在不同工作状态等级下的维修率存在差异,利用状态转移方程推导得到系统可用度的表达式。进一步提出基于故障注入的平均修复时间(MTTR)测试方法,通过实地测量来获取不同工作状态等级下的系统维修率,并设计了故障集以及测试方法。     

装载机线控转向容错设计与实现

介绍了装载机线控转向原理,提出了装载机容错线控转向设计方案及实现方法。装载机线控转向容错设计主要采用硬件冗余容错技术,对传感器、控制器等主要部件采用冗余来提高系统容错能力和可靠性。     

硬件电路的选择性进化冗余

提出了一种新的冗余容错电路设计方法.首先利用遗传算法生成多个功能相同但结构不同的电路,这些电路在相同的出错条件下同时出错的概率较小;然后对生成的多个电路进行选择性集成,使集成后电路尽可能有利于投票表决,从而提高容错性能.对传统的同构冗余电路与异构冗余电路的容错能力进行了理论分析和对比,并给出了冗余电路的选择策略.实验结果表明,异构冗余电路比同构冗余电路具有更好的容错特性,且选择性冗余比随机冗余更优.     

火控计算机容错应用的一个实例

容错计算理论和技术为提高火控计算机的可靠性提供了重要技术途径．本文采用中央处理模块的可重组双模冗余结构描述了火控计算机容错问题．遵循软件为主、硬件为辅的策略实现了自动容错计算．试验证明，设计方案是可行的．     

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。     

太比特路由器交换网络容错方案研究

针对两种太比特路由器交换网络拓扑结构,设计了故障模型并提出两种实现容错功能的方案,使得交换网络具备容错能力,即在出现部件故障的情况下,其余正常部分仍能继续工作,保证骨干网的可靠性.该方案采用OPNET软件对交换网络在不同故障分布下的时延以及吞吐性能进行仿真.结果表明,当出现故障后,采用该容错方案可以避免零吞吐现象发生,吞吐下降到无故障时的50%～60%(1%结点发生故障的情况).同样故障分布下,带环网格的时延吞吐性能优于网格结构.