对称容错多重处理机的系统结构P件

为了故障检测和瞬时故障屏蔽的目的,提出了混合冗余多重处理机,每个处理机件和每个存(贝宁)模块是三重的。重新配置允许用备件代替失效件,并允许在备件耗尽后库存件重新组合。能容纳任意数目的处理件和存(贝宁)模块。混合冗余总线系统使处理机和存(贝宁)器互连,在那里总线的最初冗余是个设计参数。称为总线管理件(BGU)的舌门电路于许多地方,控制重新配置和测试,从而消除同时发生在一个模块上的失效事件的敏感性。重点应放在动态测试上,这种方法比其它容错计算机系统简单。用语索引——总线分配和转换、数字控制系统,故障检测,容锚计算机、高可系统,混合冗余,多重处理机、系统测试。     

容错航天计算机系统结构

本文总结用于航天机载处理的容错计祘方面长期研究的结果。随着器件工艺的改变,研制方案已从容错单处理机的设计进展到容错分佈计祘机系统的研制,航天计祘的特殊要求与引起的实时计祘机系统结构结果一起进行介绍,並对设计的下列各方面进行讨论:1>简化分佈计祘机系统复杂性的系统结构的特奌。2>故障检测和恢复。3>提高可靠性和可测试性的技术。4>用LSI的设计方法。     

外部型阵列处理机的发展动向

前言自第一台电子计祘机问世以来的40多年里,电子计祘机的发展迅猛异常,其性能和计祘速度大幅度增加,而体积和重量也随之不断缩小、减轻。计祘机已经历了四次大的更新换代,正向着智能化、高度并行的第五代迈进。在过去的40多年中,单机系统的处理能力有了相当可观的改进和提高,这种发展趋势将会继续发展下去,但是。自然物理法则     

基于C8051的冗余CAN总线智能节点设计

为了提高CAN通信系统的可靠性,研究了基于C8051的冗余CAN总线系统.给出了系统结构图、硬件原理框图和软件流程图,详述了不同故障的检测方法和切换策略,开发了基于该冗余设计原理的CAN总线智能节点.实验系统的测试结果表明;当一条总线上出现故障致使通信不能正常进行时,系统可自动切换到另一路备份总线上继续工作,提高了总线通信的可靠性.     

基于仿真系统的航天器故障监视软件设计

围绕在航天飞行控制中心（AFCC）建立基于仿真系统的、与任务实战同步的航天器故障监视软件这一主题,简介系统环境,论述仿真系统航天器同步故障监视软件的软件需求,分析和设计软件体系结构,并给出部分实现的示例。     

双总线通信架构的航电系统双机备份技术研究

针对采用两种通信总线作为主要通信的复杂航电系统，通过研究其体系结构，利用故障树对系统可能故障进行分析，优化了单总线通信系统中主备机表决算法，设计了一种双总线通信系统中主备机的同步和双机切换机制，提升了双机切换的性能，实现了系统故障时的平滑切换运行，提高了双机切换的实时性和双机备份系统的可靠性。     

基于CAN总线的冗余系统同步技术研究

为了解决自动油门伺服控制器冗余系统中双CPU时钟不同步导致的系统工作不稳定问题,本文提出了一种改进的同步技术,该技术通过CAN总线通信,基于PYP协议进行信息交互,实现双CPU的时钟同步。通过开发试验板进行验证测试,测试结果表明,该技术可以有效地解决冗余系统同步问题,同步后的时钟误差为微秒级,大大优于硬件同步技术的毫秒级。     

线性令牌传递总线的网络冗余方法

简要介绍了网络冗余的三种方法，并对线性令牌传递总线采用的面向数据位的同步冗余和面向数据块的同步冗余两种实现方法进行了详细的分析和比较。     

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。     

C-17飞机任务计算机：同步操作的设计

C-17飞机上有三台任务计算机（MC），一台作为任务航电总线控制器（BC）。每台MC都可以成为BC，因此达到三余度设计要求。设计目的是如果目前总线控制器失效就可以向另外一台任务计算机提供透明转换。我们面临的问题是没有专用的同步总线。每台任务计算机依靠可变存储器的740000字节进行同步操作并运用两条1553总线维持同步；通过备份总线控制器数据和复制备份中顺序关键事件的次序来实现同步；同步状态的监督是通过对检验和以及顺序关键事件的比较来实现的；依靠对所选择的数据的交叉装载纠正备份同步故障。文章还讨论了任务计算机成为总线控制器的条件。     

基于 Nussbaum函数的多无人机预设性能反步容错协同控制

针对多无人机协同执行任务过程中遭遇执行器增益故障下的安全飞行控制问题,设计了 1种预设性能反步容错姿态跟踪控制方案,以实现故障下的多无人机姿态同步跟踪控制。首先,定义飞行器的姿态同步跟踪误差和姿态角速率跟踪误差,分别利用预设性能函数对 2种误差进行约束,将不等式约束转化为等式约束。其次,基于转换误差设计反步容错姿态同步跟踪控制器,应用 Nussbaum函数解决由增益故障引起的未知控制增益问题。Lyapunov稳定性分析表明,姿态同步跟踪误差与姿态角速率跟踪误差稳定且收敛。仿真结果验证了控制方案的可行性以及有效性。     

实时测控分布式系统的容错调度算法研究

根据目标系统的体系结构和功能分布特性以及实时性要求,文章提出了一种混合式实时容错调度算法,该算法对系统中服务器机组和工作站机组的任务分别实施对称式调度和以处理机负载平衡为目标的调度。当系统执行过程中检测到处理机故障,通过双机切换和冗余任务动态唤醒的办法进行系统重构,实现了目标系统硬实时和软实时共存的容错需求。     

基于1394网络的分布式组合导航系统时序建模与仿真

总线拓扑完整是基于 1394 总线网络的分布式组合导航系统正常、可靠工作的必然要求,为了确保各传感器节点信息的可靠传输,必须在系统工作前进行总线完整性检查,以排除节点或线缆故障可能对系统造成的不利影响。导航计算机在执行总线完整性检查程序时,总线控制器的时钟源将发生切换,这会带来一定的时序问题。针对分布式组合导航系统在某次 1394b 总线完整性检查过程中出现的虚警故障,通过理论分析和建模仿真,对故障时刻的系统运行时序和虚警原因进行探究。结果表明:在进行总线完整性检查时,组合导航计算机与总线控制器时钟异步导致组合导航计算机软件相邻两周期读取 DPRAM 中同一片缓存是系统报出虚警的根本原因。     

MIDISS—一个独特的多处理机遥测地面站

实时遥测数据采集和显示用的一种最佳体制已经研制成功。它大大提高了灵活性和信息吞吐秀,而所使用的设备极少。当其应用于MIDISS系统时,利用这种方法,用户能够规定对几个卫星上的每个传感器的数据处理,而不受下行线路信息格式的限制。每个用户都可规定和更改阴极射线管的显示,而不会中断数据处理操作。数据处理可包括代数运算、逻辑转移、逻辑乘积、时间平均等等。这种灵活性是由SPACETALK(空间对话)——一种类FORTRAN语言产生的。使用FORTRAN语言用户就能按照传感器的名称对其进行处理,而且还能够编排和发射上行线路指令。 MIDISS硬件的小型化可以从紧凑的MIDISS结构看出。MIDISS包括:一个16字长小型计算机和一个SPACEPIPE(空间流水线,以微型计祘机为前端处理机)。SPACEPIPE可对多条下行线路进行分路,能提供速率缓冲,还可以进行数据压缩和报警检测。于是,使该小型计祘机有精力对那些变化速率相当高的下行线路信道进行各种各样的数据处理。     

分级式航空电子综合化仿真系统研究

介绍一个分级式航空电子综合化仿真系统。该系统以航空电子综合化工程中一个分系统为仿真目标,由两层双余度1553B总线和MBI(multiplex bus interface)将AVS(Avionics simulator)、SSCU(subsystem control unit)、若干个EQS(equipment simulator)以及部分真实设备连成的三级分布式计算机系统。一个面向实时控制的分布式操作系统和相应的仿真软件分布在三级仿真器中;其中,分布式操作系统实现两级总线的衔接、通信控制、并行多任务管理、错误检测、故障处理和实时内存数据库管理,仿真软件模拟航空电子上层环境、操作员控制与显示、分系统各设备数据产生与接收数据处理以及信息处理应用任务。系统研制成功为工程化实现打下了技术基础并提供了一个实验环境。     

基于CAN总线的六自由度电动平台状态监测

由于CAN总线具有突出的实时性、可靠性以及灵活性等优点,将其应用于六自由度电动平台的控制系统中,对驱动器及交流伺服电机的运行状态进行监测。采用NI公司的PXI 8152高速CAN卡与6个驱动器之间进行通讯,并且基于LabVIEW的NI-XNET软件模块编制了状态监测软件和故障保护软件,实现了驱动器和交流伺服电机的状态监测以及系统发生故障时的安全保护。实验结果表明,基于CAN总线的六自由度电动平台状态监测系统易于实现,实时性好,抗干扰性强,并且运行稳定、可靠。     

基于新型终端滑模的航天器执行器故障容错姿态控制

针对受干扰的刚体航天器冗余执行器存在故障与控制受限的姿态跟踪控制问题,提出一类基于新型指数形式的非奇异快速滑模面（ENFTSM）与趋近律的姿态容错控制器设计方法。当部分推力器发生故障时,假设剩余推力器具有输出饱和特性且能提供足够推力保证航天器执行任务,相比一般终端滑模控制器,本文设计的控制器不仅能使系统状态以更快的速度到达平衡点,且不需要在线对执行器故障信息进行检测和分离。基于Lyapunov方法证明本文设计的控制器能保证闭环系统稳定,且能有效地抑制外部干扰、控制受限和执行器故障等约束。最后对提出的控制算法进行了数值仿真,其结果表明了该控制器的有效性。     

基于RBF神经网络的FADS系统及其算法研究

以典型的十字形布局的大气数据传感系统及其跨声速应用为研究对象,基于RBF神经网络,设计了新的FADS算法和故障检测处理方法。将测压点按不同功能进行精细的划分和组合,形成更加精简、目的性更强且相互独立的RBF网络处理子模块,利用各子网络模块提供的冗余特性,使用基于故障特征向量表的方法,实施简单而有效的故障检测与处理。仿真验证表明,迎角与侧滑角的测量误差不大于0.5°,且故障检测是有效的。     

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。     

面向机载机电管理系统的CAN应用层协议设计

针对飞机机电综合管理系统的通信需求和控制策略,提出一种基于双通道和总线冗余的控制器局域网(CAN)的通信方法,以CAN2.0B协议为基础,制定CAN应用层通信协议。该协议完成报文结构设计,对每个功能段的含义和用法进行详细说明;系统各节点采用双滤波器模式,实现点对点和广播通信功能。基于本协议成功搭建面向机电管理系统的CAN总线通信仿真验证环境,实际通信测试结果表明:该冗余CAN总线系统工作稳定、可靠,应用层协议具有总线负载抖动较小、通讯实时性和可靠性较高的特点。