基于软件容错的抢占阈值调度算法设计与仿真

为了提高硬实时系统的容错能力,同时减少任务间的抢占次数,基于软件容错模型提出了抢占阈值容错调度算法(FT-FPPT).为了获得系统中任务抢占阈值分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的抢占阈值配置搜索算法(PTCSA).PTCSA算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n 2),其中n为任务的个数.最后给出了该算法的最优性证明.仿真实验表明,抢占阈值容错调度算法能够在抢占式容错调度算法的基础上,进一步提高系统的容错能力。     

基于时间事件模型的实时系统仿真与时序分析

提出了一种基于时间事件模型的实时系统时序分析方法。该方法以仿真为基础对目标系统进行分析,不仅可以描述实时系统的周期和非周期任务,各种同步事件以及与时间有关的行为特征,而且还能够刻画实时系统中多个任务间的通信与同步特性;通过基于优先级的可抢占式的任务调度算法对目标模型进行仿真执行,并基于仿真结果对其进行时序分析,如任务响应时间和执行时间等,避免了形式化分析方法存在的状态空间爆炸问题。最后通过实例验证本模型与方法的有效性与实用性。     

基于CANbus的分布式实时系统仿真平台

分布式实时系统的理论分析沿用了实时任务调度理论中的结果，但在分布式实时系统中，为了满足系统中事务的实时性要求，不仅要合理分配每个结点中的任务的优先级，而且还要考虑网络数据帧的优先级。在对分布式实时系统进行研究中，软件的模拟忽略了实际中的不确定性，因此有局限性。本文着重介绍基于CAN总线的分布式实时系统仿真平台，包括其硬件和软件，并且介绍了一个利用此仿真平台所作的关于节点之间时钟差异的仿真实例。     

一种新的基于DPRQ的LEO系统信道分配策略

在小区用户分布不均匀的前提下,基于动态优先预留排队切换DRPQ(Dynamic Priority Reserrvation Queue Scheme)提出一种适合于LEO卫星通信系统的信道分配策略,该策略能为高速业务和低速业务提供动态的优先级,按照优先级高低决定资源的分配.仿真结果表明,与传统的固定分配预留保护信道FCRS(FixedChannelReservation Scheme)的策略相比,该策略有利于在不同速率业务间根据具体用户的优先级均衡无线资源的分配.     

多服务器系统中负载平衡与容错

高速网络互连的多服务器系统已经成为当今分布计算的主流。采用分布式构件技术实现高复用度、支持异构环境的分布式应用系统已成为新的发展方向。本文致力于二者结合,基于分布式构件（DCOM）标准设计了一个多服务器原型系统。文中提出了由单机同时为多台服务器备份的容错策略;提出了参数化加权负载分配算法实现系统的负载动态分配,并利用容错信息方便地实现负载平衡中的任务迁移。最后,基于DCOM规范实现了具有容错和负载平衡能力的专用服务构件,为快速构筑实际的多服务器应用系统提供了基础。     

基于公平度和惩罚函数的OFDMA自适应资源分配

针对基于速率自适应准则的正交频分多址自适应资源分配中系统容量和用户公平度的问题,提出了一种采用子载波分配和功率分配两步来解决该问题的新方案。该方案主要通过基于公平度的子载波分配算法和基于惩罚函数的功率分配算法来实现。在子载波分配算法中,当满足公平度约束时就提高系统的容量,否则就提升用户的公平度。而子载波分配后,并不能较好地兼顾系统容量和用户公平度。所以,在功率分配算法中,又基于惩罚函数提出了一种新的功率寻优策略,并且该策略利用基于模拟退火思想的改进人工蜂群算法来实现系统容量和用户公平度的折中。仿真结果表明所提出的方案不仅可以有效地提升系统容量,同时也可以实现给定的公平度约束,进而证明所提方案的有效性。     

基于权值的优先调度算法

介绍了经典的期限最近优先调度算法，分析了优先级倒置难题。提出一种基于权值的优先调度算法。该算法对资源分配权值，建立任务的权值评价函数。该算法由资源权值表和评价函数来实现。实验表明，该算法资源分配更合理，特别是能够克服期限最近优先调度算法的优先级倒置难题，从而更加有效提高实时操作系统的实时性能和稳定性。     

面向战场多任务网络的等级优先动态带宽分配

为实现空中信息分发平台对战场多任务网络带宽资源的有效管理,在战术互联网资源管理模型中,提出一种等级优先动态带宽分配（classification prioritized dynamic bandwidth allocation,CPDBA）算法。该算法改进了基于网络效能最大化的带宽分配方法,优化了对指数效能业务的调度策略。仿真结果表明,该算法不但能够使相同带宽资源产生更高的任务价值,而且在网络过载时可以确保高优先级业务的服务质量,从而有效解决了多任务网络的链路带宽竞争问题。     

基于可变优先级的GHP时隙分配优化模型

空中交通拥塞日益严重,造成大量经济损失。作为短期措施中缓解空中交通拥塞的有效方法,地面等待策略(GHP)的核心问题是时隙分配。因此针对航班的延误时间和延误费用,提出了一种可变优先级的时隙分配算法,并建立基于该算法的GHP优化模型。该算法中,航班在竞争不同时隙时优先级不同,且优先级的计算同时考虑了航班的延误时间和延误费用的影响,最后采用分支定界法搜索时隙分配的最优解。结合实际的数据,用计算机仿真实验对该算法进行了检验,结果表明了该算法的灵活性和有效性。     

基于贝叶斯网络自适应推理的无人机任务决策

针对不确定环境下无人机任务决策问题, 提出一种基于变结构离散动态贝叶斯网络的自适应推理算法. 该算法能够利用软/硬证据和先验信息动态地调整任务决策模型参数, 通过推理和参数学习互动的方式使任务决策模型具备适应动态环境的能力. 仿真证明, 提出的自适应推理算法能够在突发威胁信息不完备、先验参数不精确和先验参数无认知的情况下为无人机任务决策提供保障.     

基于内模原理的变结构最优容错控制

针对系统中发生传感器故障和/或执行器故障的情况,兼顾考虑故障对系统内部状态和外部输出的影响,提出了一种物理上可实现的变结构动态最优容错控制方法.该方法首先利用内模原理设计了故障补偿器以补偿故障对系统输出的影响,然后利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的最优容错控制律.为了解决最优容错控制的物理不可实现问题,采用一种新型的降维故障诊断器,在实现故障诊断的同时完成了对系统状态的观测.最后给出了根据故障的发生情况进行变结构调节的动态最优容错控制的设计步骤.仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

基于可靠性分析的胚胎硬件容错策略选择方法

胚胎硬件的容错策略是影响阵列可靠性的重要因素, 可靠性分析可从理论上得到理想的容错策略和阵列布局, 为硬件优化设计提供目标. 胚胎硬件可靠性分析的传统模型仅考虑阵列布局结构, 视细胞为固定节点, 不考虑容错电路设计中细胞内部电路模块的变化, 未能全面反映电路设计的实际情况. 针对这一不足, 提出了新的可靠性模型, 将细胞内配置存储器和输入输出布线器电路的变化 情况引入到建模过程中, 经过实例仿真分析, 总结出了基于可靠性分析的容错策略选择方法和分析步骤, 给出了可指导如何选择容错策略选择的量化条件.     

线性系统的故障检测和最优容错控制

针对系统中含有执行器故障和传感器故障的情况,研究了线性系统的故障检测和最优容错控制问题。利用Riccati矩阵方程和Sylvester方程设计了故障情况下的动态最优容错控制律,并设计了能同时检测出故障状态和系统状态的增广的降维故障检测器,解决了最优控制中故障状态的物理不可实现问题,从而实现了系统的故障检测和容错控制并能满足二次型性能指标。仿真实例验证了这种故障检测方法和最优容错控制的有效性。     

连续多时滞系统的保成本H∞容错控制

针对状态具有多个时滞的线性连续系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,研究了在执行器发生故障的情况下,连续多时滞系统的保成本H_∞容错控制问题。首先,在无外部扰动时,得到了系统存在容错控制器的一个充分条件|其次,得到了系统存在保成本容错控制器的一个充分条件|最后,在有外部扰动时,得到了系统存在H_∞容错控制器的一个充分条件。进一步,得到了系统存在保成本H_∞容错控制器的一个充分条件以及该控制器的设计方法。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

Output feedback based adaptive robust fault-tolerant control for a class of uncertain nonlinear systems

An adaptive robust approach for actuator fault-tolerant control of a class of uncertain nonlinear systems is proposed. The two chief ways in which the system performance can degrade following an actuator-fault are undesirable transients and unacceptably large steady-state tracking errors. Adaptive control based schemes can achieve good final tracking accuracy in spite of change in system parameters following an actuator fault, and robust control based designs can achieve guaranteed transient response. However, neither adaptive control nor robust control based fault-tolerant designs can address both the issues associated with actuator faults. In the present work, an adaptive robust fault-tolerant control scheme is claimed to solve both the problems, as it seamlessly integrates adaptive and robust control design techniques. Comparative simulation studies are performed using a nonlinear hypersonic aircraft model to show the effectiveness of the proposed scheme over a robust adaptive control based faulttolerant scheme.     

满足圆形极点、方差指标与H∞性能约束的满意容错控制

对一类具有范数有界不确定性的线性连续系统,研究了当执行器发生故障时的静态输出反馈满意容错控制问题。在更实际、更一般的执行器连续增益故障模型下,所设计的控制器确保闭环系统同时满足期望的区域极点指标、稳态方差指标和H∞范数指标约束。同时分析了容错控制中三类期望指标的相容性,并给出了静态输出反馈满意容错控制器存在的充分条件和设计方法。仿真算例验证了方法的有效性,并且通过与不考虑故障的系统比较,进一步说明对系统进行满意容错控制的必要性。     

基于T-S模型的不确定NNCS鲁棒容错保性能设计

针对一类具有时变时延和丢包的不确定非线性网络化控制系统,基于T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,得出在执行器发生失效故障的情形下,系统基于线性矩阵不等式的渐近稳定且具有良好动态性能的时滞依赖充分条件,并给出了最优鲁棒容错保性能控制器的设计方法。由于证明中没有进行任何模型变换,并考虑了时延下界,使结果具有较少保守性。最后,仿真示例验证了本文所述方法的有效性和可行性。     

一类不确定广义系统的鲁棒容错控制

研究了一类不确定广义系统的鲁棒容错控制问题。基于LMI方法和矢量不等式方法,提出了一种既能使闭环系统在执行器发生故障时具有完整性,又能对所有容许的不确定性具有鲁棒性的鲁棒容错反馈设计方法。该方依赖于相应的LMI的求解,虽然含有多个参数,但无需预先调整参数,在LMITOOL环境下可一次性求出,求解很方便,使整个设计更具有实用性。数值例子验证了上述方法的有效性。     

一种基于串行总线的智能容错飞控计算机系统

从工程技术角度出发,讨论了适用于无人驾驶飞行器的容错飞控计算机系统的实现,给出了基于串行总线的智能容错飞控计算机系统结构,将工作状态检测系统和故障预测技术应用到容错计算机系统中,可在故障发生前采取容错措施,避免故障发生和故障造成的系统失效.给出了总线接口、运算控制单元、A/D转换单元、通讯模块的结构和实现方法,指出利用CPLD和HDL语言进行电路综合具有效率高、测试方便、易修改的特点,应在实践中广泛推广.