高可靠电机系统主动变结构与容错控制技术

为了更好地、更高性能地适应航天器多极端工况对伺服系统输出特性的需求变化以及高可靠应用需求,提出了一种新型高可靠电机系统,其主要包括变结构控制器、可变结构驱动拓扑和变结构容错电机。根据系统所需,通过在线变换驱动器与电机绕组的连接方式,重构电机系统结构和参数,进而改变电机系统的输出性能,最终实现每个工况下均能达到航天任务所需性能最优的目的;在驱动器或者电机绕组发生故障时,亦可通过电机系统结构变换,将故障进行隔离并进行容错控制,让剩余的正常部分还能输出所需的扭矩,实现电机系统的带故障运行,保证系统具有故障-工作的高可靠性能力。     

基于FC光传总线的分布式容错系统组通信协议

分布式容错系统常用于构造高可靠的关键应用,其核心构件组通信协议(GCP)实现了带有可靠性语义的多对多的通信原语。本文主要讨论基于光纤通道(FC)总线用于分布式容错的组通信协议,探讨了使用冗余消息技术实现实时、可靠数据传输的方法,提出了将数据和控制消息分开处理来实现数据输入实时性和控制消息按因果顺序提交的算法,力求获得最大程度的并行性。提出并设计了基于领导者-跟随者的故障处理机制,利用两阶段事务处理协议实现故障处理中的视图同步和状态切换,给出了协议的设计原理和实现框架。最后给出了该协议在基于PowerPC单板计算机的三余度容错飞行控制计算机系统中的运行结果,并对该结果进行了简要分析。     

一种PowerPC和FPGA结构的远程接口单元设计方法

远程接口单元（ RIU）已经是综合化模块化航空电子系统的重要组成部分。分析了分布式IMA架构下航空电子系统对远程接口的新需求,提出了一种基于PowerPC ＋FPGA结构的远程接口单元设计方法。通过设计方法不仅实现了单元综合多种I／O资源,还保证了单元具有一定的容错和可配置特性,并在远程接口关键技术方面取得了实质性的突破。     

容错计算机故障注入系统

介绍了一种采用先进的ＥＤＡ工具和ＦＰＧＡ技术研制的基于总线技术的故障注入系统及应用此系统进行软件容错能力测试的原理和方法．     

多电飞机容错作动系统拓扑结构分析

针对多电飞机电力作动系统,提出永磁容错电机及其容错驱动控制的拓扑结构,探讨系统的电气故障模式,研究防止故障传播的电、磁、热隔离设计,在理论上给出了容错电机相数的选取方法,采用独立的同轴电机组件实现高冗余系统。研究结果表明:电机、功率变换器和供电通道均采用以相为基本单位的模块化拓扑结构可实现多电飞机对作动系统的高容错要求。     

CAN总线管理与开发系统的设计与实现

介绍了一种ＣＡＮ总线管理与开发系统的设计与实现。该系统既可作为基于ＣＡＮ总线的通用工业测控系统，同时具有开发、调试集成ＣＡＮ接口新型ＩＣ的功能。     

基于解耦矢量控制的五相永磁同步电机容错控制策略

针对五相永磁同步电机两相开路故障的运行工况,提出了一种基于解耦矢量控制理论的故障容错控制策略.该策略通过在两相开路故障下的同步旋转坐标系内建立电机的数学模型,构造解耦变换矩阵,将电流控制中id和iq轴解耦,达到两相开路故障下容错运行的目的 .仿真结果表明,在五相永磁同步电机两相开路故障下,基于解耦矢量控制理论的故障容错控制策略能够实现电机驱动系统的高品质运行,具有控制简单、转矩波动小、容错能力强等优点.     

临近空间艇载计算机余度管理策略研究

平流层飞艇是可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的艇载计算机来进行控制和管理。针对艇载计算机采用的余度结构进行了软件管理策略的研究和设计,提出了基于异构总线的握手机制节点故障检测方法、基于“看门狗”与“心跳”相结合的 CPU 故障检测方法、基于节点健康矩阵的互援式总线重构方法及基于有限状态机的多 CPU 并行处理系统自适应重构方法。故障注入试验表明,艇载计算机在遇到故障时能实时检测出故障,诊断故障类型,并对故障进行处理,实现系统重构,保证了平流层飞艇长期驻空时的安全飞行。     

分布式容错配电系统设计与仿真

阐述了分布式容错配电系统的功能需求及构型设计,完成了分布式容错配电仿真验证系统的研制,并进行了试验验证。结果表明:系统运行可靠,控制逻辑正确,系统设计满足功能要求。     

航空发动机控制律容错重组设计

针对发动机数字电子控制系统中传感器易于出现故障的特点,以某型发动机为例,采用基于控制律容错重组方法在飞行包线内的不同点上设计出了发动机容错控制器。仿真结果表明：该控制器具有很好的容错能力,故障情况下系统的动态品质与正常情况下系统的动态品质具有良好的一致性。     

容错软件可靠性故障树分析方法

在关键的场合,要求使用容错软件技术(包括非相似设计技术和恢复块技术)实现高可靠计算机系统。对一个计算机系统的可靠性分析可以使用各种技术,而故障树方法是在工程上比较常用的一种技术。故障树技术应用于硬件系统是比较成熟的,而这里针对三余度非相似余度计算机,将故障树技术应用在这个系统上,并给出了最小割集,在每个底事件的可靠性评估之后,就可以评估出整个非相似余度计算机系统的可靠性。     

容错技术在直升机可靠性设计中的应用与研究

现代直升机的飞行关键系统如电传操纵系统及给电传操纵系统供电的电源系统,为确保高可靠性高安全性要求（λ〈10-7／飞行小时）,通常都采用由多个（3个或4个）分系统组成的容错系统。首先论述了容错技术及容错系统的组成,然后对容错系统不同构型的可靠性进行了分析,并建立了容错系统的可靠性计算方法。之后,以相应的实例讨论了容错系统可靠性计算时必须考虑的问题。最后简述了相关的设计准则。     

Fault-tolerant control and vibration suppression of flexible spacecraft: An interconnected system approach

This paper considers a fault-tolerant control and vibration suppression problem of flexible spacecraft. The attitude dynamics is modeled by an interconnected system, in which the rigid part and the flexible part are coupled with each other. Such a model allows us to use the interconnected system approach to analyze the flexible spacecraft. Both distributed and decentralized observer-based fault-tolerant control schemes are developed, under which the closed-loop stability of flexible spacecraft can be ensured by using the cycle-small-gain theorem. Compared with the traditional method, this paper considers the faults occurred not only in the rigid parts, but also in the flexible parts. In addition, the application of the interconnected system approach simplifies the system model of flexible spacecraft, thereby the difficulty of theoretical analysis and engineering practice of fault-tolerant control of flexible spacecraft are greatly reduced. Simulation results show the effectiveness of the proposed methods and the comparison of different fault-tolerant control approach.     

基于模态切换的航空发动机容错控制

综合了航空发动机控制和故障诊断方法,设计了基于模态切换的任务级和发动机级模式的容错控制系统.任务级模式在发动机部件故障时,通过切换控制策略和控制模式达到恢复或降低发动机性能的要求;发动机级模式在控制回路失效时,根据故障情况切换到容错控制回路,从而保证发动机继续正常工作.数字仿真结果表明:在稳态或加速过程中出现部件故障时,容错控制系统都能够100%恢复发动机的推力;在发动机中间、慢车和节流状态下,当压气机转速控制回路失效时,容错控制系统能够在3s内平稳切换到风扇转速控制回路.      

潜射导弹中的容错控制技术

分析了容错控制技术在潜射导弹中的重要作用,指出了容错控制技术在潜射导弹 中的应用方向。     

组合导航系统的容错技术发展综述

介绍了当前组合导航系统的发展概况,对基于联邦滤波理论的组合导航系统进行了详细分析,比较了几种不同结构的滤波器在组合导航系统容错性能上的优缺点。同时针对组合导航系统的特点,对其容错技术进行了的详细研究,尤其在故障检测和系统重构方面做了详细论述。     

Design of Embryo-electronic Systems Capable of Self-diagnosing and Self-healing and Configuration Control

As aerospace vehicles travel in a hellish environment, the reliability of the measuring and controlling systems has played a critical role in the credibility of a whole airborne system. Embryo-electronic system is a bionic hardware capable of self-diag- nosing and self-healing. This article presents a new approach to design embryo-electronic systems and introduces their bionic principles, system structures and fault-tolerant mechanism. As the current methods cannot meet the requirements for large-scale embryo-electronic systems, this article advances a new shift-register-based configuration memory of embryonic system to solve the problem by using the inter-cell communication to reduce the gene storage capacity of a single cell. The article designs an overall structure of the shift-register-based configuration memories of the embryonic system and connects them into a chain structure. The article also designs an inner circuit of the cell, the control of shift-register-based configuration memory and the way of runtime dynamic configuration. The simulation of field programmable gate array (FPGA) evidences the realizability of the proposed design. Compared to the SRAM-based one, this memory can save 90% of the area when constructing embryonic systems larger than 128 × 128 under the same condition.     

余度飞行控制计算机的组成架构分析

从余度技术的概念与设计思想入手,介绍了二余度与三余度的飞控计算机组成架构。设计了三余度飞控计算机的硬件体系,并对其组成部分如CPU的选型、总线的确定进行了论述。余度飞控计算机具有很强的容错能力,使得在飞机发生故障时,余度飞控计算机能够快速准确地检测并隔离故障,采取重构策略,确保飞机能够继续执行任务或安全返航。     

ATC模拟系统中存贮系统的容错技术

ATC 模拟系统是一个比较复杂的,实时性很强的控制系统,要求整个系统的可靠性很高。而对于一个系统来讲,其中央存贮系统是保证整个系统正常工作的关键部件之一。在我们引进的系统中,它的容错技术在设计上有其独到之处。本文就其存贮系统的结构、容错技术及支持电路这三部分予以说明和论述,仅供同行参考。