CAN总线故障注入的仿真研究

随着CAN总线在汽车领域的广泛应用,对其可靠性,容错性的要求日益迫切,而一般的CAN总线测试均是在传统方法上的正向测试,无法覆盖到更多异常状态下的测试环境,为了尽可能的验证CAN总线的可靠性,容错性及其故障状态。在某款混合动力汽车的整车控制器硬件在环的基础上,将故障注入思想引入到CAN总线测试中,运用dSPACE的故障注入模块对CAN总线的短路,断路,短接等故障进行仿真研究,从而验证整车控制器产生和解析的CAN报文的正确性以及其受到干扰后的稳定性与容错性。     

无线传感器节点模块级故障诊断方法的研究EI北大核心CSCD

为了快速检测出无线传感器网络(WSNs)节点故障的位置和诊断产生故障的原因,设计了一种WSNs节点故障在线状态监测器,分别对WSNs节点中的供能模块、传感器模块,处理器模块和无线通信模块的工作状态进行在线监测。提出了一种基于无线通信模块电流模型的故障诊断方法,利用BP神经网络对无线通信模块不同状态下的故障诊断参数进行动态调节。经过对节点实际运行数据的采集、分析、建模与实验,结果表明:当WSNs节点出现故障时,诊断系统能够自动定位WSNs节点中故障发生位置,并提示故障产生的原因。此外,本故障诊断方法不需要额外辅助节点或测试整条无线连通路径,就能检出无线通信模块的多种类型故障,且故障诊断结果精度较高。     

LonWorks现场总线在油罐测量与管理系统中的应用

为了提高油库自动化管理水平,采用LonWorks现场总线技术和现有以太网结合,构建油库自动化控制与信息化管理一体化系统.介绍了基于LonWorks 现场总线的油罐测量和管理系统,包括系统网络结构、油罐测量原理、现场总线网络控制节点硬件和软件设计及监控服务器的功能实现.而且在网络控制节点中集成了多种储罐仪表通讯协议,使系统兼容性加强.与传统DCS测控系统相比,该系统具有可靠性高、实时性好、测量精度高、控制性能好、成本低、易于扩展等特点.     

面向星载应用的软件故障注入方法

为真实模拟单粒子翻转故障,对星载容错技术实现有效验证,本文基于VxWorks嵌入式操作系统提出了一种面向应用任务的软件故障注入方法。该方法结合VxWorks的多任务运行环境和动态加载模块机制,通过用户指令与配置文件结合的方式,能够按照指定时间间隔将故障实时注入测试任务的任务栈、程序计数器、数据段等五个特定区域。硬件开发平台的实验结果表明,该故障注入方法安全可靠,可以作为星载容错机制的可靠性检测手段有效实施。     

核电厂数字化仪控系统通讯网络优化方案及应用

针对基于西门子TXP/T2000平台的核电厂数字化仪控系统通讯网络提出一种优化方案。该方案结合西门子TXP/T2000系统网络结构及工作原理,对网络结构、配置设定、节点分布进行优化调整,进而提升系统的容错性和可靠性。方案应用结果显示,优化后TXP/T2000系统维持稳定高效运行,且能够有效应对单环网络中"双断点"故障,确保控制功能不受影响。     

基于混合免疫系统机理的无线传感网络故障检测算法

故障检测是无线传感网络运行中稳定可靠的关键技术。文中提出一种基于混合免疫系统机理的无线传感网络(WSNs)故障检测算法。该算法利用修正的阈值与动态可调的可信度为基础来识别故障源,运用免疫算法,实现网络故障的检测、定位、隔离、修复,该算法也对网络寿命的周期、节点、平均能耗等方面进行仿真分析。实验表明:故障免疫修复算法提高了无线传感网络的稳定性与可靠性,并延长网络寿命。     

基于T-S故障树和贝叶斯网络的模糊可靠性评估方法

针对贝叶斯网络方法存在的贝叶斯网络模型和节点条件概率表难以构造、根节点故障率和故障概率数据难以精确获取等不足,以及T-S故障树分析方法存在的计算复杂、不能进行反向推理等不足,提出基于T-S故障树和贝叶斯网络的模糊可靠性评估方法:利用T-S故障树构造贝叶斯网络模型、T-S门规则构造节点条件概率表;用模糊数描述节点的多种故障状态,模糊子集描述节点各故障状态下的故障率、故障概率;结合贝叶斯网络推理给出在仅知根节点故障状态条件下,叶节点各故障状态的发生概率、根节点状态重要度;以及已知根节点各故障状态的故障率、故障概率模糊子集条件下,叶节点各故障状态的故障率、故障概率模糊子集,以及根节点模糊重要度、后验概率。通过与文献[5]的T-S故障树分析方法、文献[10]的贝叶斯网络方法对比,验证所提方法的可行性。对巷道运输车液压系统进行模糊可靠性评估,计算根节点状态重要度等可靠性指标,为提高系统可靠性和进行故障诊断提供依据。     

基于推理机的机械臂故障诊断专家系统优化设计

故障诊断系统是机械臂不可或缺的关键系统，针对机械臂故障诊断的非线性时变特性导致故障诊断效率下降的问题，在机械臂系统结构基础上，构建机械臂故障预测模型，输出故障特征比对后的故障残差统计信息，设计基于诊断规则推理机的专家系统，并借助AMESim硬件在环故障注入平台构建了实验环境，通过注入不同故障信号，模拟机械臂的多样故障，实验数据分析证明，设计的故障诊断专家系统能够高效地准确地检测出机械臂的故障。     

基于Modbus TCP的工业网关设计

利用Modbus TCP技术,设计一种工业网关,实现了Modbus协议和ZigBee协议转换功能。网关与上位机之间通讯采用了ModBus TCP协议、与各种IO节点之间采用无线ZigBee协议。网关硬件基于STM32F107控制芯片和CC2530ZigBee芯片,软件基于Keil uVision4开发编译环境和μC/OS-Ⅱ实时操作系统。经过试验测试及现场应用,结果表明,该网关具有工业通讯实时性高、可靠性强和安全性高等优点,同时具有低成本、低能量和高容错性等特点,可以满足工业应用实时性、可靠性和安全性的要求,在提升现有网络性能方面具有很大优势,可以替代传统通讯网络,具有很好的应用前景。     

修复如新下基于RP和MC的故障注入样本生成

由于测试性虚拟试验可有效弥补测试性实物试验的不足,但同时也对故障注入样本生成提出新的要求.在可修系统修复如新假设下,提出一种基于更新过程理论和蒙特卡罗仿真的故障注入样本模拟生成方法.首先分析指出修复如新假设下可修系统的故障发生过程是随机过程,并用更新过程描述修复如新下可修系统的故障发生过程;然后,基于统计仿真实验中的蒙特卡罗方法,对事后维修模式下的故障发生过程进行抽样,实现故障注入样本的模拟生成;最后,以某稳定跟踪平台上的陀螺和运动控制器为案例进行实验.由于考虑了多种寿命分布类型,模拟生成的故障样本在样本量和样本结构上符合实际情况,所提出的方法能有效指导修复如新和事后维修情况下测试性虚拟验证试验中的故障注入.     

Consensus-based filter designing for wireless sensor networks with packet loss

In wireless sensor networks (WSNs) and networked control systems (NCSs), packet loss is inevitable. If the node loses measurement data, then the estimation performance will degrade. In this paper, a novel filter based on consensus algorithm for packet loss is designed in order to increase estimation accuracy and reliability. Firstly we develop a packet loss model with a stochastic Bernoulli binary switching sequence. Then a novel filter that can tolerate packet loss is designed with consensus strategy and the orthogonal analysis approach. Finally, simulation results show that comparing with existing methods the proposed filter has superior performance.     

基于FPAA的自修复智能无线传感器节点

针对无线传感器网络自身的可靠性和维护问题,提出了一种基于FPAA(field programmable analog arrays)的自修复智能无线传感器节点的实现方法.该方法以FPAA为核心构成传感器的主要信号调理电路,节点设计有硬件故障自诊断功能,在节点部分硬件模块发生故障的情况下,可修复相应故障,确保节点在无人职守及野外应用时的可靠性,避免节点的直接丢弃.重点介绍了自修复节点的实现方法、软硬件研发并对节点进行了自修复实验研究,分析了自修复节点的功耗及可工作时间,节点能够在2节具有1700 mAh的AA电池的供电下工作半年时间.     

基于小波包样本熵的滚动轴承故障特征提取

将样本熵引入故障诊断领域,讨论了样本熵的性能和计算参数的选择.结合小波包分解和样本熵,提出了一种新的滚动轴承故障特征提取方法.首先对轴承振动信号进行小波包分解;然后对归一化能量最大的子带进行重构,计算重构信号的样本熵;最后通过样本熵评价故障状态.滚动轴承故障诊断实例验证了该方法的有效性.     

基于小波包和PSO-Elman神经网络的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承的故障诊断,分析滚动轴承故障机理及特点,提出基于小波包分析的滚动轴承振动信号的特征向量提取算法,并建立PSO-Elman神经网络进行故障诊断和识别。将滚动轴承故障振动信号进行小波包分解,构造频带能量谱作为特征向量,输入PSO-Elman神经网络对故障进行识别。试验结果表明,基于小波包分析和PSO-Elman神经网络相结合的方法可准确地实现滚动轴承的故障诊断。     

考虑传感器与执行器故障的EPS主动容错控制

针对传感器及执行器故障对EPS助力性能的影响,提出一种EPS主动容错控制方法。建立含参数不确定性、传感器与执行器故障的EPS系统模型,将系统不确定性转化为故障估计误差系统的扰动,基于未知输入观测器及线性矩阵不等式推导故障估计误差系统稳定并对扰动具有鲁棒性的充分条件,采用LMI区域极点配置法提升故障估计性能;在此基础上,针对执行器故障设计控制律补偿容错控制算法,针对传感器故障设计信号重构容错控制算法。Matlab/Simulink环境下的仿真结果表明,当传感器与执行器单独或同时发生故障时,设计的故障估计算法均可较为准确地估计故障幅值,故障估计的误差较小;针对不同故障对助力性能的影响,提出的容错控制方法均可使故障EPS系统的助力性能有所恢复。基于LabVIEW PXI的硬件在环试验进一步验证容错控制应用于EPS系统的有效性,提升汽车转向行驶的安全性及可靠性。     

基于小波包分析的电动机轴承故障诊断

比较详细地阐述了电动机滚动轴承异常产生的机械振动机理,得出了几种常见故障的频率表现.结合实验数据,对所测得的振动信号进行小波包分解,对特定的频率段与正常信号相应的能量进行比对,确定出故障频率,从而准确找出电动机的故障所属.     

改进小波包与RBF网络在轴承诊断中的应用

基于故障轴承的特征提取,提出一种基于小波包与径向基RBF神经网络相结合的故障诊断方法,克服了以往常用诊断方法中的小波BP神经网络网络收敛慢、训练时间长、而且常常陷入局部极小点的缺点。采用小波滤波技术对采集到的滚动轴承振动信号进行滤波处理,利用小波包分解获得滚动轴承振动信号的特征向量作为故障样本对RBF网络进行训练,进行了详细的故障诊断试验研究。实验结果表明训练好的RBF网络能够很好地诊断出轴承故障类型,故本方法在旋转机械故障诊断方面具有良好的应用价值。     

无线传感器网络混合触发一致性时间同步

针对无线传感器节点能量有限、无线通信环境差的特点,将事件触发通信机制应用于无线传感器网络(WSNs)的时间同步中,提出一种混合触发一致性时间同步(MTCTS)算法,并研究同步能耗的降低方法及传输延迟和数据丢包对同步算法的影响。节点的时钟特性建模成二阶状态方程,每个节点通过与其邻居节点交换本地时间这一状态信息获得同步控制输入,从而实现WSNs的时间同步。在所提出的一致性同步算法中,每个节点周期性地更新状态,根据当前状态是否满足给定的事件触发条件去触发通信事件的发生,如此降低通信事件的发生频率。在假定传输延迟服从指数分布和所有节点丢包率相同的情况下,进一步研究了传输延迟、信息丢包对同步精度和算法收敛性的影响。实验和MATLAB仿真验证了所提算法的有效性,并通过仿真确定出了传输延迟和丢包率的上界。     

基于残差信息的汽车液压主动悬架故障诊断与隔离研究

为提高汽车液压主动悬架控制性能,提出一种针对液压作动器、车身垂向加速度传感器的故障诊断与隔离方法。建立四自由度汽车液压主动悬架动力学模型,并考虑液压作动器和传感器常见故障,建立悬架故障模型。采用极点配置方法设计故障检测滤波器,利用输出残差信息对作动器卡死和增益故障、传感器增益故障进行诊断。在此基础上,为准确诊断故障发生部位,利用相关系数和故障向量径长值对故障进行隔离。在MATLAB/Simulink环境下对故障悬架进行大量仿真计算,结果表明:残差波动超过一定阈值时可敏感地诊断出作动器或传感器故障;汽车液压主动悬架作动器故障采用最大相关系数准确隔离,车身垂向加速度传感器故障采用最大相关系数和最小故障向量径长值准确隔离。     

基于神经网络预测器的静压式油罐计量系统压力传感器的故障诊断

为使静压式油罐计量系统（ＨＴＧ）对压力传感器具有容错能力，提高系统可靠性，本文提出了一种基于神经网络预测器的ＨＴＧ系统压力传感器故障诊断方法。方法不但能判断出传感器是否发生故障，而且能判定出故障类型，从而重构数学模型 过程的连续进行。仿真结果了该方法的有效保性。