基于三模容错计算机系统的同步策略

同步是冗余容错计算机的关键，本文叙述 某航天容错计算机系统采用的上电同步及软件任务级同步，开机同步，任务调度同步，三机表决同步，机间恢复同步等策略，解决了三模容错计算机系统容错工作方式中的机间同步问题。     

实时分布式系统中的时间同步

实时分布式系统必须建立统一的时间服务系统,以获得可靠、确定的系统时间.从时间同步技术着手,分析了实时分布式系统中的传输延迟和容错策略,提出了时钟速率因子和"淡入淡出"时间调整方法,确定了同步周期.在具体的软硬件平台上,采用主从式时间同步化策略,实现了"机载实时分布式系统"中的时间同步,保证了系统实时、可靠、稳定地运行.     

一个联机的三机容错系统的设计

本文介绍一个联机的三机容错系统的设计，它是面向工业控制系统中关键任务计算的实时容错系统。文中着重讨论三机的同步机构的设计和实现技术。     

航天容错计算机系统的设计与实现

介绍了三模容错的高可靠性计算机的研制和实现，包括容错机结构，系统降级与升级，多重表决机制，同步通讯，系统管理软件等关键技术，这些技术具有重要的推广价值。     

基于消息同步的双机热备份系统

分析了当前双机热备份系统设计中存在的问题,提出一种基于消息同步的双机热备份系统的实现方法,并对其中的关键技术作了介绍,该方法可以实现容错对上层业务的透明性和容错结构的动态性。     

单片机容错系统研究

本文叙述了双机冗余结构的单片机容错系统的设计与实现,详细讨论了比较器、同步和故障诊断的实现方法,最后,对该系统的主要性能进行了讨论。     

8031两模冗余容错单片机系统

本文介绍了一种8031两模冗余容错单片机系统,该系统采用脉冲级同步、总线采样比较检错和检查点恢复等技术,具有故障卷回恢复、诊断隔离、降级运行功能,从而较大地提高系统的可靠性。     

容错技术与自动变速控制

自动变速控制是一项工作可靠性要求较高的控制系统,该系统在软硬件上使用了控制系统中的容错技术,如传感器容错技术、ECU容错技术等,使系统能够自动恢复正常运行,提高自动变速系统的可靠性和安全性.     

Fault Tolerant Synchronization for a General Complex Dynamical Network with Random Delay

一般随机时延耦合复杂动态网络的容错同步

王超,樊春霞,巩伦赛

（南京邮电大学自动化学院）

创新点说明：

针对一般复杂动态网络,考虑网络节点间发生随机时延,通过设计同步控制器使网络节点达到同步;进一步考虑所设计的同步控制器存在传感器故障,利用容错控制理论,改进外部控制器,使得网络节点状态在容错同步控制器作用下再次达到同步。

研究目的：

本文主要解决了存在传感器故障的的随机时延耦合复杂网络的同步控制。

研究方法：

本文在理论推导过程中主要使用了容错控制理论、随机分析方法以及李雅普诺夫稳定性定理;在仿真模块主要使用了Matlab仿真软件。

结果：

本文针对带有传感器故障的随机时延耦合复杂网络,研究设计出容错同步控制器使得网络节点状态达到同步。

结论：

1、本文研究随机时延耦合复杂网络的同步问题,而不是简单的带有固定时延复杂网络的同步控制,符合目前绝大多数网络特性,具有普遍性和现实意义;

2、基于随机时延耦合复杂网络的同步控制问题,同时又考虑了外部控制器中可能存在的传感器或是执行器故障,充分考虑了现实系统中的各种不确定性;同时使用容错控制理论与网络同步控制相结合,改进同步控制器,提高网络同步能力,十分具有研究意义。

关键词：复杂网络同步,容错控制,随机时延,传感器故障

     

一种容错实时计算机体系结构的研究与实现

为满足对安全关键领域日益增长的可靠性需求,通过对容错关键技术和多处理器系统的深入研究,提出了一种基于松耦合多处理器体系结构的双机容错实时嵌入式系统设计方案。该方案无缝整合了计算机硬件级、操作系统级、应用级的容错技术,以达到从整体上提高系统可靠性的目的。然后,利用马尔科夫状态图法对该系统进行了可靠性分析和数值模拟,结果表明该设计方案能显著地从整体上提高系统的可靠性水平。     

使用叠加编码的并行中继网络的传输策略

在给定信息速率的条件下,给出了译码转发机制下的最优合作（OC）策略. OC策略需要相关信号的相位在目的节点严格同步,这是很难实现的. 为克服此缺点,提出了一种不需要同步的无信息重叠（NIO）策略. 与OC策略相比,NIO策略更适合实际的中继网络. 进而又提出一种仅包含两层叠加编码的减少中继选择（RRS）方法以达到复杂度与性能的折中. 仿真结果显示, NIO策略与OC策略之间的性能差距很小, 即使在节点数目很大的情况下,仅选择两个最好的中继节点足以获得NIO策略大部分的性能增益.     

单相逆变电源并联控制技术研究

在逆变电源并联系统中普遍采用外特性下垂控制技术,即依据有功功率和无功功率分别调节输出电压的相位和幅度。但是,对于电压电流双闭环反馈的单相逆变电源,输出有功功率和无功功率与输出电压相位和幅度均有耦合关系。针对这一问题,该文推导了单相逆变电源的等效输出阻抗,研究了有功功率和无功功率与输出电压相位和幅度间的定量关系;并在此基础上提出了一种外同步幅度下垂的并联控制策略,即逆变电源输出的相位通过外部总线来同步,而幅度则根据有功功率和无功功率的大小进行调节。建立了并联系统模型。实验结果表明了该方法的有效性。     

Buck变换器的非线性现象及并联同步均流研究

通过建立Buck变换器的混沌动力学离散模型,研究其丰富的非线性现象。并提出利用混沌同步特性,可以控制多个并联模块的输出特性保持一致,达到输出电流分配均匀。本文设计出一种新的便于电路实现的滑模控制方式,使并联变换器的输出电流达到同步来实现均流,便于从策略推向实用,在工程上易于实现．     

连续交通流模型的并行计算

为了降低连续交通流模型并行计算的实现难度,参考离散交通流模型并行计算的框架,提出了一套连续交通流模型并行计算的框架.该框架包括同步机制、基于网格的区域分解方法和边界缓冲模型,其中同步机制采用与离散交通流模型并行计算相同的主从结构的同步机制,基于网格的区域分解方法和边界缓冲模型分别用来实现任务的分解和提供仿真计算时所需的交互数据.实验中,选用了一个大规模路网进行验证,结果表明应用这一框架,可以方便地实现连续交通流模型的并行计算,提高连续交通流模型运算的速度,从而满足了智能交通系统中大规模交通路网实时、高效和动态仿真的需求.     

并发循环中多处理器同步问题的研究

同步是一种为了保证相互协作的多个迭代按正确顺序执行,以获得与串行结果相同的技术。如果并行算法的一个迭代过程在交互点处需要等待其它迭代过程运行结束,称这个点为同步点。具有同步点的并行算法称为同步算法。由于在同步点处将出现等待,因而同步的出现将影响多处理器并行算法的运行效率,故在并行算法的构造中,应尽量减少同步点的设置。但对一个大的实际问题来说,同步又是很难避免的。本文即针对有并发循环存在的多处理机系统中所出现的同步问题展开讨论。它涉及到同步的基本概念,同步的探测,数据相关性,同步的建立与退出等一系列问题,这些是进一步研究同步策略与方法的重要基础。     

高速数字解调中的并行处理算法

在分析频域并行FIR滤波性能特点的基础上,提出了一种时域并行FIR滤波处理方案,该方案能以较低复杂度实 现600Mb/s以上数字调制信号的解调。还提出了一种基于多相滤波器组和并行处理的高精度符号同步方法,可以在不提高接 收信号采样率和几乎不增加硬件复杂度的条件下,使符号同步精度提高一倍。最后给出了基于以上方法设计的原理样机的测 试结果。     

基于CAN总线多模块有源电力滤波器并联控制

采用CAN总线通信来实现分布式控制在多模块并联有源电力滤波器中的应用;设计了基于CAN总线的新型相位同步与均流控制方法。采用TI最新的Concerto F28M35x系列控制器构成控制与通信系统,从而集实时控制与高级通信能力于一身;通过二台有源电力滤波器样机的并联运行调试,实验结果证明基于CAN总线的同步与均流策略使得每台有源电力滤波器模块输出电流的相位和幅值相等,经过补偿后的谐波畸变率低,响应速度快。     

基于微分几何理论的混沌同步研究

为了实现混沌同步实际应用中存在的参数失配混沌系统间的同步,在微分几何理论的基础上,仿照一般单输入单输出非线性系统的标准型描述方法研究了一种混沌同步误差系统的标准型.以混沌同步误差系统的标准型为模型,将混沌系统间的参数失配扩张成混沌同步误差系统的状态,并尽可能少地利用系统的可测信息构造高增益观测器来估计扩张系统的状态,最后用观测出的状态设计出同步控制策略来实现混沌同步.理论分析和定理证明验证了该方法的有效性.表明基于微分几何理论的混沌同步方法可以有效地实现参数失配混沌系统之间的同步.     

Highly concurrent NVM storage system based on the asymmetric lock

In order to improve the ability of the non-volatile memory storage device system to concurrently execute access requests, aiming at the diverse nature between read and write access requests and the different properties of file data and metadata in the storage device, we have designed a file-based parallel write-based file data concurrent write strategy, RCU based file data read and write concurrency strategy and a minimum spin lock-based metadata synchronization strategy to improve the degree of concurrency of requests execution. And then we have implemented a prototype of the asymmetric lock-based high concurrent non-volatile memory storage system, which has been tested and analyzed by common test tools and methods, the result shows that compared with the PMFS, the prototype system can increase the throughput by 40%~162% and input/output operations per second by 61%~159%.     

参数不确定下的反馈控制混沌同步

为实现参数不确定情况下的混沌同步,提出了一种基于参数辨识的反馈控制混沌同步方法．采用参数自适应控制策略对系统中的不确定参数进行辨识,并设计了线性反馈控制器,实现了参数不确定情况下的线性反馈混沌同步．进一步对线性反馈控制器参数采用自适应改进控制,简化了同步收敛条件的计算、同时,针对线性反馈控制非单调同步的局限性,设计了非线性反馈控制器,实现了性能良好的非线性反馈混沌同步、最后,通过对Lorenz系统的仿真结果验证了方法的有效性．分析表明,该同步方法能够有效地解决工程实际中出现的参数不确定下的混沌同步问题,具有一定的实用性．