基于主成分分析和奇偶向量的动态检测方法

导航系统中冗余IMU传统故障检测方法由于数学模型过于复杂,计算量大,存在较大延时,难以实现实时故障检测,而主成分分析法仅仅应用于静态情况下的故障检测与隔离,针对主成分分析法无法在动态情况下对冗余IMU进行故障检测的缺点,提出了一种基于奇偶空间法改进主成分分析的故障检测算法,该方法利用奇偶向量隔离车辆的动态变量,以消除动态变量对故障检测的影响,再用PCA方法检测数据以实现对车辆传感器信息的实时检测,通过将原始数据集转置到特征平面来形成图案,实现了IMU传感器正常与故障模式的准确分离,提高了冗余IMU故障检测的结果精确性和可靠性。实验结果表明,该方法能够较好检测动态状态下冗余IMU的故障,提高了主成分分析的故障检测性能,可有效消除导航系统运动的负面影响。     

基于故障传播与因果关系的故障溯源方法及其在牵引传动控制系统中的应用

针对故障溯源问题,提出一种基于故障传播与因果关系的故障溯源方法.该方法首先建立体现时空特性的系统故障传播模型;其次利用Granger因果关系技术判定不同观测点信号间的因果关系,确定适合提取信号故障特征用于故障诊断的观测点;然后提取系统运行时这些观测点故障特征和故障传播时间;最后同故障传播模型中对应观测点的时空特性相匹配,从而确定故障类型与位置,实现故障溯源.所提方法在高速列车牵引传动控制系统半实物仿真平台上进行了实验验证,结果表明该方法可行有效.     

云计算系统中基于伴随状态追踪的故障检测机制

在运行时检测分布式系统内所产生的故障需要事先获得故障特征模型.构造故障特征模型的常见做法为将故障注入系统并根据随后系统内所产生的特征症状(如异常事件日志)建模.已有建模方法通常使用从故障发生到给定时间窗口之内的特征症状.然而,根据真实系统观察,不同故障的传播影响时间相差很大,且故障特征会在故障传播过程中发生改变.因此,已有方法对检测时间窗口之后发的故障特征症状不能识别或会产生大量错误报警.为了解决此问题,文中提出一种基于故障注入测试的故障特征提取方法,该方法主要由3步组成:(1)过滤噪声日志;(2)构造1个故障识别器识别不同故障的早期特征;(3)为每类故障构造限状态追踪器追踪该故障的后期传播状态,从而在故障被识别出来后持续跟踪故障传播状态.通过在企业级云计算系统中进行实验验证,与已有方法相比该文方法具备更高的故障检测精确度.     

软件系统故障传播模型研究进展

复杂软件系统的复杂性和不确定性引起了软件行为、交互行为以及故障行为的复杂性。在对复杂软件系统的可靠性、安全性等方面研究的过程中,故障的传播行为逐渐引起了学者的广泛关注,成为国内外学者的研究热点。回顾了故障传播的研究现状,对故障传播问题研究方向进行了梳理,重点对影响故障传播过程的两方面进行了详细的介绍,包括体系结构特征和故障类型。最后提出故障传播研究领域存在的挑战和未来的研究方向。     

无线通信网络的建模及故障传播

针对级联故障在网络数学模型中展现的局限性,基于复杂网络和图论的基本原理,对无线通信网络进行建模,并对网络中的故障传播进行研究。根据复杂网络中的无标度模型,建立由网络节点和通信信道组成的线图模型。针对无线通信网络中的级联故障,分别从网络故障等级、节点容错能力大小、初始故障节点数目等方面研究故障在通信网络中的传播情况。仿真结果表明,线图模型能够更直观地体现网络特性,同时故障参数会影响级联故障在通信网络中的传播。     

云计算环境下服务故障传播路径判别方法

云计算环境下服务的运行具有动态性、复杂性和多样性的特征,使得众多服务间的动态交互关系日益复杂,随着云计算环境下服务故障发生,故障在服务间不断传播,致使系统不能正常运行。当前,部分故障传播影响分析方法存在过多关注历史数据、衡量故障传播因素单一、无法适用动态变更的系统结构等问题。为解决上述问题,提出了一种云计算环境下服务故障传播路径判别方法。动态建立服务交互图;优化服务交互图结构,建立服务关系图;通过综合考虑服务运行、环境状况计算服务故障可能性,确定发生故障服务;分析服务故障传播的影响因素,计算服务故障传播概率,进行服务故障传播路径判别。实验结果表明,该方法能准确确定发生故障服务、有效判别服务故障传播路径。     

一种适用于分布对象环境的层次型故障检测方法的研究

针对现有故障检测服务在灵活性、伸缩性和扩展性方面的不足,提出了一种适用于分布对象环境的层次型故障检测方法.研究工作以两种通用概念模型(即故障提供者-监控者-使用者模型和域模型)为基础,指出了相关基本问题的解决途径.该方法引入了混合型故障监控模式,弥补了现有监控模式的不足;使用异步的消息传递机制,实现了故障信息的及时传播;采用基于域控制节点的层次型故障检测方法,解决了域内不同粒度实体故障检测问题.与同类研究相比,该方法在灵活性、伸缩性和扩展性方面具有一定的优势.     

基于超图的Cyber空间故障传播研究方法

针对现有的基于相连链路联系的故障研究方法不能准确描述Cyber空间因资源发生故障而造成的影响这个问题,提出了一种从共享任务联系的角度分析资源故障传播与扩散问题的研究方法。其基本思想是利用Petri网建模方法描述Cyber空间中任务与资源的基本关系,基于超图理论构建任务-资源模型。定义了传播能力、传播系数、扩散系数等指标来刻画故障的传播与扩散过程,采用邻接矩阵分析并推导出了这些指标的量化方法,在此基础上给出了资源故障在网络中产生的影响力的函数,最后利用案例验证了资源的故障传播和扩散过程。     

考虑传播过程的应急网络控制系统故障恢复

紧急情况下, 应急网络控制系统为人员提供远程控制能力, 但系统仍存在一定故障率, 且故障影响会利用系统灵活传输机制快速扩散, 因此研究如何在故障快速扩散的情况下对系统实施故障控制, 对保证系统安全运行具有重要意义. 本文提出考虑传播过程的应急网络控制系统故障恢复策略. 首先, 基于复杂网络模型建立故障传播模型, 定义传播路径上的故障强度, 将分析故障信息关键传播过程转化为查找系统最大可能传播路径的问题, 进而在连接边的故障传播属性乘积大于终止条件时, 找到最大概率故障传播路径, 有针对地布置故障检测点; 再根据检测到的故障形式及检测点位置生成故障恢复策略库, 结合系统可调度性和故障恢复效果, 确定最优故障恢复策略. 最后, 以舰船应急火炮控制系统构建案例, 验证方法可行性, 并设置多节点故障, 验证算法鲁棒性, 仿真结果表明, 在不同故障情形下均能制定最优故障恢复策略.     

基于UKF的水下航行器IMU故障检测与诊断方法研究

惯性测量单元（IMU）作为水下航行器导航系统关键传感器,其可靠性直接影响航行器的导航性能。为了提高IMU的容错能力,本文提出一种基于无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的IMU故障诊断技术。首先根据水下航行器的动力学方程和导航系统特点,建立描述IMU故障与导航状态量关系的解析模型;接着基于UKF非线性滤波的特点,进行导航滤波解算,基于此,提出了解耦矩阵法以实现IMU的故障检测;并且根据无迹卡尔曼滤波器新息正交原理,提出了实时估计IMU故障的方法,从而完成水下航行器IMU故障的在线检测与诊断。最后,通过实际航行数据验证了所提出算法的有效性。     

ALOF——新一代三维疲劳裂纹扩展分析软件

针对当前亟需开发能分析和评估含缺陷工程结构及装备的专业商业软件的现况,基于成熟的扩展有限元法(eXtended Finite Element Method,XFEM)和自主研发的虚节点法(Virtual Node Method,VNM),推出具有完全自主知识产权的三维疲劳裂纹扩展分析软件ALOF(Analyses Laboratory of Fracture).介绍ALOF求解断裂问题的流程及其特点:可以方便地导入完整的CAD模型及多种形式的裂纹模型,可以自动生成疏密合理的二维和三维裂纹扩展分析网格;具有丰富的失效准则库;能自动分层加密裂尖区域网格;能全自动地进行裂纹扩展计算等.与同类软件相比,ALOF更简单、更精准、更高效和更专业.利用ALOF进行的3个实际工程案例表明,ALOF能准确、高效评估任意复杂缺陷体的剩余强度和疲劳寿命.     

基于未确知理论的软件可靠性建模

将未确知理论应用于软件可靠性建模研究,采用其分析软件故障过程,用未确知数学描述软件失效特征计算软件可靠性参数,并在此基础上构建了一个基于未确知数学理论的软件可靠性模型.新模型改变了传统的建模思路,跳出了传统软件可靠性建模过程中关于失效强度变化的各种统计分布假设的束缚,具有较好的适用性,改善了模型应用中的不一致性问题.     

错误流模型:硬件故障的软件传播建模与分析

无论是可靠性工程还是软件可靠性中的可靠性模型,都难以描述硬件故障在程序中的传播问题.首先建立了计算数据流模型,并以无穷存储机器的指令集为例,说明可以为任意程序建立计算数据流图.在计算数据流模型的基础上,进一步建立了错误流模型.把计算过程中的错误分成物理错误和传播错误两种,通过分析这两种错误的本质和传播规律,给出了6条有关错误传播的规则和2条独立定律.根据这些规则和定律,能够计算出在程序运行过程中,任意时刻在任意位置上出现错误的概率.最后以一个简单的无穷存储机器程序为例,简要地展示了错误流模型描述硬件故障在     

惯性测量组合在线诊断系统研究

为了对武器中的惯性测量组合实施监视与诊断,提出了一套实时在线的故障诊断系统;该系统利用TEAMS-RT与LabVIEW软件和多信号模型建模,实时采集测试点的信号并进行分析,得出惯性测量组合的工作状态;最后通过Simulink模拟产生故障,对整个系统实行检验,结果表明系统正确地推断出故障;所设计的系统,具有在线、实时的特点,可在惯性测量组合的工作过程中及时发现并隔离故障.     

基于航空交流故障电弧标准的电弧仿真研究

随着飞机多电全电技术的迅猛发展,电力系统在飞机中的重要程度不断提升,而电弧故障是航空电力系统多发的一类电气故障,会引起飞机火灾,轻则烧毁线路,重则引起飞机坠毁。因此,航空交流故障电弧的研究对保障飞机电力系统的安全十分重要。针对传统航空交流故障电弧模型种类单一、难以准确模拟真实故障电弧的特点,基于航空交流故障电弧试验标准下点接触电极、点接触截断和松动接线柱试验中得到的故障电弧电压、电流特性进行分析后,提出模型改进方法,形成航空交流电弧仿真优化策略,从而涵盖所提航空交流电弧试验标准下的故障电弧特性。通过MATLAB/Simulink完成了电弧模型的搭建,对电弧数据及模型仿真结果进行特征量提取及比较,验证了航空交流故障电弧模型仿真策略和方法的有效性。     

基于S曲线模型的航空装备嵌入式软件量化安全评估

软件测试是航空装备嵌入式软件生命周期中的重要环节,如何评估软件测试的效果是一个难题。以软件测试为基础,讨论了航空装备嵌入式软件的生命周期过程中安全缺陷出现的规律,认为它的安全缺陷同样满足S曲线。引入了AML建模理论,基于软件测试数据,建立了某航空嵌入式软件的S曲线模型,预测了软件的总安全缺陷数。对AML理论进行了拓展,讨论了转折点的选取原则。最后,通过卡方检验和预测检验的方法,验证了预测模型与测试数据的匹配性。检验结果表明,AML模型能够很好地模拟实际测试情况,一定程度上消除了数据随机性的影响,其模型具有一定可信度,能够用于航空装备嵌入式软件的安全性分析。     

基于OWL本体和SWRL规则的导弹智能故障诊断研究

针对复杂航空装备诊断知识缺乏、诊断效率低和知识共享性差等问题,以某型红外弹为例,提出一种基于OWL本体和SWRL规则的导弹智能故障诊断方法。首先以导弹FMECA结果作为知识源,通过基于ATML语法的OWL逻辑描述语言建立导弹本体模型,完成故障模式和故障原因本体之间的映射;其次采用语义网络规则语言SWRL描述知识库规则,建立本体知识单元之间类、属性和实例的对应关系,最后通过Racer推理机对导弹知识库进行故障诊断推理,获取故障诊断优先级顺序。推理结果表明,该方法能够解决复杂航空装备专家诊断系统中的知识表示困难、缺乏自动语义推理、重用共享性差等问题,获得最优的故障诊断路径的同时减少了故障排查步骤,从而实现了故障原因的快速定位,提高了复杂航空装备专家诊断系统的诊断效率和可靠性。