可重构计算机简介

本文主要从发展现状，计算模型及局限性等方面简要介绍了可重构计算机。     

可重构计算机

本文主要介绍了可重构计算机的结构及发展现状。由于它可以实时改变硬件电路的结构 ,特别适用于模式识别、图象处理及密码学等领域     

具备重构能力的三模冗余器载计算机研究

器载计算机是航天器电气系统的重要组成部分,需要冗余技术来满足其高可靠性运行要求。为了保证航天器上计算机在出现异常故障时仍能正常工作,对传统三模容错结构、具有降级功能的三模容余结构的体系结构、算法原理、关键技术等内容进行了研究。综合使用多种检测机制确保可靠锁定故障机,基于故障机无法修复时再逐步降级使用的策略,以正常工作的当班机为基础,通过故障机在每个流程的开始读取刷新后的当班机指针和重要状态参数并在流程的结束向当班机发送同步请求的方式,提出了一种具备重构能力的三模冗余器载计算机设计方案,设计了三模冗余重构流程,使故障机具备自修复的能力。实践表明,该重构方法能有效地提高器载计算机系统的可靠性,对高可靠器载计算机设计与实现具有较好的工程参考意义。     

可重构计算和可重构计算机技术

现代的国防、科研及社会的很多方面都需要大量的计算,尤其是国防工业对计算的要求更为严格,为国防工业设计的计算机必须速度快、适应性强、可靠性高[l1。然而,现有的计算机不能高速地处理多种应用、达到高效率,究其主要原因是计算机与应用算法的不匹配[z]。     

可重构信息处理

介绍了可重构信息处理的概念,目前的发展状况以及几种可重构处理的方法和器件,最后对可重构处理的发展进行了简要的展望。     

动态可重构可穿戴计算机软件平台的设计与实现

随着科技的不断进步,集成电路技术也取得了飞速发展,人们对电子设备也有了越来越高的要求。要在保证电子设备良好性能的同时,还要逐步向小型化方向发展,只有这样才能满足人们对电子设备的便捷需求。以往可穿戴式计算机主要是以COTS为设计基础,但此种方式会在计算机功耗、成本等方面产生一定程度的浪费。基于这种情况,以动态可重构技术为设计基础的可穿戴式计算机应运而生。文中针对动态可重构技术对软件平台的设计与实现进行了分析,其目的在于提高可穿戴计算机的适应能力以及应用实效。     

计算机辅助可重构制造系统设计

可重构制造系统是为了快速而准确地提供响应新的高层需求所需的生产能力和生产同一零件族内的新零件所需的制造功能，从一开始就设计成可面向系统级和生产资源级快速而又以有竞争力的成本重构的制造系统，文中分析了可重构制造系统的设计方法及其特征，提出了计算机辅助可重构制造系统设计这一新的研究方向，说明了包括动态适应学习识别机制，建模分析与性能优化，专家系统、集成设计等模块的设计机辅助可重建制造系统设计的流程，实现了可重构制造系统的集成设计。     

一种线性系统可重构控制分析方法

提出了一种线性系统在线或者离线的可重构控制分析方法,该方法基于功能目标模型,能够定性分析线性系统的可重构控制问题, 包括发生多个故障时是否具有可重构能力,采用哪些组件和何种控制方法,以及重构后系统是否能达到期望的控制目标等.首先定义了功能、目标、最小重构单元状态、可行集等概念,并基于这些概念建立系统功能目标模型.该模型由功能目标关系和各个目标的可行集组成. 总目标的可行集为系统顶层可行集,可重构控制方案的选择基于顶层可行集.应用本文方法,离线建立起控制系统的功能目标模型后, 可以在线或离线分析其多种故障模式下的可重构问题,还可以用于指导可重构性设计.最后,给出一个卫星控制系统可重构控制分析的例子.     

双机热冗余控制系统的可靠性分析

对可修复的双机热冗余控制系统结构进行了分析,运用马尔可夫过程对系统进行建模,以概率论和随机过程为基础,对系统所处的状态进行了分析,通过计算得出了系统的稳态可用度和平均无故障工作时间.     

模块化可重构履带式微小型机器人的研究

研制了一种模块化可重构履带式微小型机器人．单个微小型机器人可以独立运行,多个微小型机器人可以重构成链形机器人和环形机器人．微小型机器人结构紧凑、体积小、重量轻．采用了微控制器和PC机两级控制体系,两级间采用蓝牙通讯．实验结果验证链形机器人具有较强的越障能力,能爬越楼梯;环形机器人具有高速及路面适应能力强的特点．     

Kinematic Design of Modular Reconfigurable In-Parallel Robots

This paper describes the kinematic design issues of a modular reconfigurable parallel robot. Two types of robot modules, the fixed-dimension joint modules and the variable dimension link modules that can be custom-designed rapidly, are used to facilitate the complex design effort. Module selection and robot configuration enumeration are discussed. The kinematic analysis of modular parallel robots is based on a local frame representation of the Product-Of-Exponentials (POE) formula. Forward displacement analysis algorithms and a workspace visualization scheme are presented for a class of three-legged modular parallel robots. Two three-legged reconfigurable parallel robot configurations are actually built according to the proposed design procedure.     

可重构模块机器人倾翻稳定性研究

介绍了一种可重构模块机器人,它可以通过构形的变化来提高系统的稳定性和抗倾翻能力．该机器人由3个模块组成,采用履带驱动,具有直线、三角、并排3种对称构形．在对移动机器人的倾翻因素和倾翻对策等问题进行分析的基础上,提出稳定锥方法,用倾翻性能指数对移动机器人的静、动态稳定性进行综合判定. 讨论了变形机器人3种对称构形在仰俯、偏转、倾斜等干扰组合作用下的倾翻性能指数和综合稳定性,并进行了仿真实验和非结构环境实验．     

Fixed-Time Sliding Mode Control With Varying Exponent Coefficient for Modular Reconfigurable Flight Arrays

The modular system can change its physical structure by self-assembly and self-disassembly between modules to dynamically adapt to task and environmental requirements. Recognizing the adaptive capability of modular systems, we introduce a modular reconfigurable flight array (MRFA) to pursue a multifunction aircraft fitting for diverse tasks and requirements, and investigate the attitude control and the control allocation problem by using the modular reconfigurable flight array as a platform. First, considering the variable and irregular topological configuration of the modular array, a center-of-mass-independent flight array dynamics model is proposed to allow control allocation under over-actuated situations. Secondly, in order to meet the stable, fast and accurate attitude tracking performance of the MRFA, a fixed-time convergent sliding mode controller with state-dependent variable exponent coefficients is proposed to ensure fast convergence rate both away from and near the system equilibrium point without encountering the singularity. It is shown that the controller also has fixed-time convergent characteristics even in the presence of external disturbances. Finally, simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed modeling and control strategies.

     

基于国产CPU的并行冗余计算机系统研究

目前国家不断推进的国产自主可控信息系统建设,其核心国产计算机系统由于技术成熟度低、市场推广晚等原因,暴露出可靠性低、稳定性差的问题,直接导致系统功能无法成功应用;围绕国产化计算机系统的并行冗余架构开展研究,通过计算机系统架构的软硬件设计,以及高速缓存一致性架构、高速互联总线和三状态转换机制方法的应用,基于国产CPU 并行冗余计算机系统,可以有效消除备份计算机系统进行当班切换时,存在的切换时间延时和切换过程数据丢失的问题;通过试验验证,该系统可以完成计算机系统中CPU处理器和功能桥片故障模式的容错处理,并保障信息数据的完整性和实时性,有效提高设备中计算机系统的工作可靠性与稳定性。     

Dynamic Analysis and Distributed Control of the Tetrobot Modular Reconfigurable Robotic System

Reconfigurable robotic systems can be adapted to different tasks or environments by reorganizing their mechanical configurations. Such systems have many redundant degrees of freedom in order to meet the combined demands of strength, rigidity, workspace kinematics, reconfigurability, and fault tolerance. In order to implement these new generations of robotic system, new approaches must be considered for design, analysis, and control. This paper presents an efficient distributed computational scheme which computes the kinematics, dynamics, redundancy resolution, and control inputs for real-time application to the control of the Tetrobot modular reconfigurable robots. The entire system is decomposed into subsystems based on a modular approach and Newton's equations of motion are derived and implemented using a recursive propagation algorithm. Two different dynamic resolution of redundancy schemes, the centralized Jacobian method and the distributed virtual force method, are proposed to optimize the actuating forces. Finally, distributed dynamic control algorithms provide an efficient modular implementation of the control architecture for a large family of configurations.     

异型设备冗余和多重表决结构的可靠性计算

在工业实际应用中,安全仪表系统的传感器、逻辑控制器或执行机构子系统通常为异型设备构成的冗余表决结构或多重表决结构.异型设备的多样性使得其构成的冗余系统的共因失效减少,文中提出了异型设备冗余的共因失效多样性修正因子k及其值的定性确定方法,从而建立异型设备冗余的平均要求时失效概率(PFD)计算模型.对于多重冗余表决结构,内层表决的输出可以看作外层表决的输入,文中引入并确定了内层与外层表决结构的共因失效因子的平均值,建立了通用的多重表决结构PFD计算模型.计算模型解决了实际应用的安全仪表系统的可靠性计算问题,但如何更加准确地确定k值尚需进一步研究.     

余度飞控软件单PC仿真测试技术

针对目前多余度飞控计算机软件仿真测试中普遍存在的软件联调较为困难、测试周期长,且模拟故障较为复杂等问题,提出了一种基于单PC的余度计算机软件仿真测试方法.该方法利用了有限状态机的概念来调度多余度飞控计算机机载软件的运行过程,并利用虚拟时间戳的概念模拟多余度飞行控制计算机通道之间的通信过程.在余度软件设计初期就能方便地测...     

基于ICT的计算机应用基础课程分等级、模块化教学研究

针对地方高校计算机基础教育普通存在新生信息素养参差不齐、教学资源不足与教学模式陈旧等问题,通过学生问卷调查与水平测试,分析该校新生信息技术水平及计算机应用基础课程教学存在的问题,阐述ICT的教学环境要素与特点和基于ICT的计算机应用基础课程分等级、模块化教学理念,探索"等级"划分方法、模块化资源建设,设计一个适合学生自主学习、交流的教学模型。     

嵌入式冗余计算机的设计与实现

根据用户要求,针对高可靠性多余度容错计算机的可靠性设计要点,介绍一种嵌入式冗余计算机的组成和工作原理,论述冗余技术的选择和应用,主要包括冗余模式、同步方式的选择和表决器的设计,给出硬件的可靠性设计措施和软件设计思路,并用相关试验证明该冗余计算机的可靠性。