实时操作系统CPU使用率监测的软件容错研究

在硬件实时操作系统中,系统CPU的使用率是系统性能的一项重要指标,如果任务占据了系统的全部CPU,其它任务将无法继续运行,给系统带来灾难性后果。 通过分析实时操作系统中软件运行的特点,系统设计需要采取一定容错策略,以提高系统可靠性和容错能力。在μC/ OS-Ⅱ实时操作系统下对飞行控制软件中的任务进行实时监测。首先给出在μC/ OS Ⅱ实时操作系统下CPU使用率的计算方法,合理提出CPU的监测周期。其次,给出对CPU使用率异常的故障检测算法,对故障进行故障处置,提高系统的容错能力。最后,通过在MPC5674飞行控制计算机中编写嵌入式飞行控制软件来验证四种对CPU使用率异常的处置方法。仿真结果表明,实时操作系统中CPU的软件容错方法可以有效提高系统可靠性和容错能力。     

网络可存活生成树的快速恢复算法

如何应对网络链接失效是具有挑战性的问题之一,通常采用包含两棵生成树的可存活连接来预防链接失效。由于网络数据传输速率的高速增长,当两棵生成树的共享链接失效时,可存活连接中的生成树将全部失效。针对可存活连接中共享链接的失效提出了一种快速恢复算法,该算法通过搜索失效链接的可替换链接集,将失效概率最小的链接加入原可存活连接中的生成树,生成新的可存活连接。实验结果表明,该算法能够在显著降低恢复时间和时间复杂度的情形下,同时保证可存活连接的存活度接近当前网络的最优存活度。当网络节点数在10～100变化时,提出的算法比现有算法在恢复时间上的平均优化高达34.42%,同时在存活度上的误差不超过1%。     

四旋翼无人机轨迹跟踪的容错控制

针对四旋翼无人机轨迹跟踪的容错控制问题,提出了一个鲁棒[H∞]控制和干扰观测器与故障估计器相结合的容错复合控制器的方法。在外部有界扰动和加性故障的条件下,实现对四旋翼无人机的轨迹跟踪。将四旋翼无人机非线性动态模型解耦成独立的外环位置控制系统和内环角度控制系统,引入区间矩阵对系统参数进行描述,使用干扰观测器和故障估计器进行干扰和故障的估计和补偿。然后设计一个复合控制器既能更好地抑制干扰又能保证无人机在自身存在故障的情况下平稳飞行。通过仿真证明该方法的有效性。     

图书馆云存储系统中一种自适应容错策略

云存储的优势吸引着越来越多的图书馆采用云存储解决馆藏数字资源的存储需求。但随着海量数据的增长,云存储节点的失效概率越来越大。单一的容错策略,如单一的复制或纠删码,不可避免地存在一些缺点,不能满足当今容错技术的需要。因此,根据馆藏文献访问的频率和大小,提出了一种自适应切换的容错策略,该策略可以在整个生命周期中动态地选择复制方案或纠删码方案。实验结果表明,该方案较单一复制策略节约了43%的存储空间,较单一纠删码策略提升了52%的节点故障恢复时间。     

低开销片上网络容错传输机制

随着工艺的不断进步,片上网络可靠性问题越发严峻。为了平衡性能和功耗,研究者们提出了许多针对链路比特错误的传输机制,提出了一种基于纠错编码和重传方案的传输机制,在此机制中,路由器只提供对包头进行检验的检错器,并重用网络接口中的译码器对整个数据包进行纠错。通过使用轻量级的检错电路减少了硬件和功耗开销,并且保证时延开销与端到端和点到点的纠错方案相同。     

基于预测控制的高超声速飞行器容错控制器设计

针对存在升降舵面偏转角卡死故障的高超声速飞行器,提出一种基于预测控制的容错控制器设计方法.利用输入输出反馈线性化,对高超声速飞行器纵向模型进行变换;对于速度和高度的高阶导数以及故障项,设计扩张状态观测器在线观测;采用泰勒展开得到预测模型,建立连续预测控制器,分析证明闭环控制系统的稳定性和观测误差的有界性.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于长度过滤和动态容错的SNM改进算法

数据仓库中相似重复记录的清洗对于数据质量影响很大,传统的基本邻近排序算法（Sorted-Neighborhood Method, SNM）时间效率和准确率均不高。针对SNM算法的缺陷,提出了一种基于长度过滤和动态容错的SNM改进算法。根据两条记录的长度比例和属性缺失情况,首先排除一部分不可能构成相似重复记录的数据,减少比较次数,提高检测效率;进一步提出了动态容错法,校准字段相似度评判结果,解决了因属性缺失而误判的问题,提高了准确率。针对实际数据集的实验分析表明,在相同的运算环境下,优化算法在准确率和时间效率上有明显优势。     

事故容错热导率增强型UO2核燃料的研究进展

UO_2+Zr合金燃料元件为当前轻水核反应堆应用最广泛的核燃料体系。然而,福岛"311"核事故的突发揭露了UO_2+Zr合金燃料体系在事故状态下的重大安全隐患,研发事故容错核燃料计划被提上议程。事故容错燃料是为提高核燃料元件抵抗严重事故能力而开发的新一代燃料系统。对现有核燃料形式进行设计改进,即在UO_2基体中添加一定量高热导第二相,开发热导率增强型UO_2核燃料,此方法对工业体系的改动小,为近期事故容错核燃料的主要研究方向。现阶段,在热导率增强型UO_2核燃料开发历程中,已取得应用性研究进展的候选体系主要为UO_2-SiC、UO_2-BeO、UO_2-金刚石以及UO_2-Mo。其中,在UO_2-SiC和UO_2-金刚石体系中,对SiC以及金刚石与UO_2的界面反应认识还不足,在堆内辐照条件下SiC和金刚石性质的演变对UO_2热物理性能的作用规律尚未明晰。电场辅助快速烧结技术是抑制界面反应、制备UO_2-SiC和UO_2-金刚石的有效途径。在UO_2-BeO体系中,前期大量实验研究和堆内模拟表明BeO与UO_2具有优异的化学相容性以及良好的增强效果,UO_2-BeO被视为具备工业应用前景的燃料体系,然而,铍材料作为战略资源的稀缺性和BeO的剧毒性以及对乏燃料后处理流程的变革是工业化应考量的。在UO_2-Mo体系中,Mo作为金属中最具潜力的添加材料,呈现三维网状分布,展现出优异的热导率增强作用,这种微结构还兼具持留裂变产物的优势;与其他几种添加材料相比,Mo的中子吸收截面较高,添加量应合理调控,相应的基础研究需持续跟进。目前,上述候选燃料体系尚缺乏堆内辐照考核数据。可将高通量制备、机器学习等引入UO_2系核燃料的研制中,以加快热导率增强型UO_2的工业化应用进程。本文归纳了添加第二相的热导率增强型UO_2核燃料的研究进展,分别对制备方法、微观结构、导热性能等进行介绍,分析了热导率增强型UO_2面临的问题并展望了其应用前景,以期为研发轻水堆用事故容错燃料提供参考。     

基于电流优化的双三相PMSM开路故障容错控制

针对表贴式双三相永磁同步电机的开路故障问题,提出了一种基于电流优化的容错控制方案。首先根据基本的Park变换,推导出一种可实现定子电感解耦的坐标变换矩阵。建立了一相开路故障下的数学模型,分析出定子电流中的谐波分量是造成转矩脉动的原因,将开路故障下的容错控制问题转换为d、q轴参考电流的多目标优化问题。其次针对传统的灰狼优化算法初始种群分布不均匀、易陷入局部最优的缺点,提出了一种Kent映射-粒子群-灰狼优化算法,实现故障状态下对电流参数的快速精确寻优,获得最大平均转矩的同时使转矩脉动最小化。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

五相永磁同步电机磁链矫正容错控制策略

针对五相永磁同步电机出现两相开路故障时系统电磁转矩及转速脉动大、动态响应差,且利用空间电压矢量调制技术(SVPWM)推导过程又极其复杂的问题,提出了一种磁链矫正容错控制策略。该策略在正常运行模式下克拉克变换矩阵的基础上推导出两相开路故障模式下的推广克拉克变换矩阵,计算出两相静止坐标系下的定子磁链表达式。对比正常运行状态下的磁链表达式,设计相关系数,使其恢复到正常运行状态,从而间接控制磁动势。采用直接转矩控制技术实现电机转矩和磁链控制。仿真结果表明该方法能够平缓故障状态下的转矩和转速、实现电机的容错运行。