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冗余电机拓扑与应用综述及发展展望 被引量:6
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作者 孙鹏程 贾少锋 +1 位作者 梁得亮 曲荣海 《电工技术学报》 北大核心 2025年第6期1729-1745,共17页
冗余电机是一类采用了冗余设计的高可靠性电机,其工作单元或者部分工作单元有冗余配置,使电机具备在一个或数个工作单元故障的情况下继续工作的能力。在复杂恶劣的工作环境,如航空航天、船舶推进和军事装备领域,冗余电机展现出巨大的应... 冗余电机是一类采用了冗余设计的高可靠性电机,其工作单元或者部分工作单元有冗余配置,使电机具备在一个或数个工作单元故障的情况下继续工作的能力。在复杂恶劣的工作环境,如航空航天、船舶推进和军事装备领域,冗余电机展现出巨大的应用潜力。冗余电机包含的电机种类繁多,目前仍然缺乏系统的梳理。因此,该文旨在对现有冗余电机进行回顾和分类,为不同应用场合选择合适的电机类型提供参考。首先,介绍了冗余设计和冗余电机的基本概念,并从冗余级别的角度将冗余电机按照模块冗余电机、组件冗余电机和复合冗余电机进行了分类。其次,在此基础上,依次介绍不同冗余电机的工作原理,分析其拓扑结构和创新,总结优点与不足。然后,讨论了不同拓扑的应用场景。最后,对冗余电机的关键技术和未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 冗余电机 高可靠性 电机拓扑 容错 安全
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驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述 被引量:41
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作者 赵文祥 程明 +2 位作者 朱孝勇 张建忠 花为 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期38-46,共9页
微特电机在驱动领域的应用越来越广泛,可靠性问题是影响其在各领域应用的重要因素,因此研究提高系统可靠性的策略,减少或避免因故障造成的损失,具有十分重要的现实意义。本文介绍了可靠性工程的基本原理,引入了容错和冗余的概念,并将之... 微特电机在驱动领域的应用越来越广泛,可靠性问题是影响其在各领域应用的重要因素,因此研究提高系统可靠性的策略,减少或避免因故障造成的损失,具有十分重要的现实意义。本文介绍了可靠性工程的基本原理,引入了容错和冗余的概念,并将之运用到电机驱动系统当中,较为全面地介绍并分析了这两种策略在微特电机驱动系统可靠性技术方面的研究现状,对提高系统可靠性的几种途径给出了详细的归纳与总结。最后讨论了未来微特电机驱动系统可靠性技术研究发展的主要方向。 展开更多
关键词 可靠性 电机驱动 容错 冗余
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直驱永磁风力发电系统可靠性技术综述 被引量:32
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作者 邓秋玲 姚建刚 +3 位作者 黄守道 吴蓉 王良之 王卿明 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期144-151,共8页
随着电力系统中风电量的增加,发电机组与电网之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在外部电网故障和机组内部故障下的不间断运行能力提出了更高的要求。介绍了可靠性基本理论,分析了电机、变流器和电网的可能故障,总结和... 随着电力系统中风电量的增加,发电机组与电网之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在外部电网故障和机组内部故障下的不间断运行能力提出了更高的要求。介绍了可靠性基本理论,分析了电机、变流器和电网的可能故障,总结和评价了各种提高直驱永磁风电系统可靠性技术的措施,讨论了未来风力发电系统可靠性技术发展的主要方向,为研究具有故障容错能力和高可靠性的直驱永磁风力发电系统提供了理论基础。 展开更多
关键词 直驱永磁风力发电机 可靠性 故障容错 冗余
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容错并联式六维力传感器可靠性及冗余分析 被引量:13
4
作者 姚建涛 蔡大军 +2 位作者 朱佳龙 许允斗 赵永生 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1699-1706,共8页
针对航空航天、国防装备等领域对高可靠性六维力传感器的迫切需求,提出将容错设计思想引入六维力传感器研究。比较分析了容错并联式六维力传感器与普通Stewart平台式六维力传感器的可靠性,基于故障树分析法(FTA),建立了容错式传感器系... 针对航空航天、国防装备等领域对高可靠性六维力传感器的迫切需求,提出将容错设计思想引入六维力传感器研究。比较分析了容错并联式六维力传感器与普通Stewart平台式六维力传感器的可靠性,基于故障树分析法(FTA),建立了容错式传感器系统和普通传感器系统的可靠性数学模型,从容错并联式六维力传感器的设计角度,推导出了测量系统失效率的函数。建立了系统可靠性与传感器冗余度的函数关系,并进行了容错并联式六维力传感器冗余分析,得出测量分支数目,提出了容错六维力传感器构型,研制出了传感器样机。 展开更多
关键词 六维力传感器 容错并联结构 可靠性模型 故障树分析法 冗余度
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高性能计算机的可靠性技术现状与趋势 被引量:17
5
作者 黄永勤 金利峰 刘耀 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期589-594,共6页
随着高性能计算机系统性能的不断提升和硬件规模的不断扩大,如何实现系统的可靠运行,是高性能计算机尤其是P级计算机研制中面临的重要技术挑战.从高性能计算机对可靠性技术的需求出发,全面介绍了高性能计算机硬件设计中的可靠性技术现状... 随着高性能计算机系统性能的不断提升和硬件规模的不断扩大,如何实现系统的可靠运行,是高性能计算机尤其是P级计算机研制中面临的重要技术挑战.从高性能计算机对可靠性技术的需求出发,全面介绍了高性能计算机硬件设计中的可靠性技术现状,包括避错、静态冗余、动态冗余和在线替换等技术,详细分析了各种可靠性技术在典型机器中的应用情况;最后对高性能计算机可靠性技术的发展趋势进行了深入探讨,包括多核处理器的可靠性设计、全方位的内存防护技术和刀片式的冗余架构. 展开更多
关键词 高性能计算机 可靠性 避错 容错 冗余 在线替换
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永磁电机及其驱动系统容错技术综述 被引量:50
6
作者 王宇 张成糕 郝雯娟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期351-371,共21页
永磁电机具有效率高、功率密度高、控制灵活的特点,研究永磁电机及其驱动系统的容错技术有利于提升其在电动汽车、新能源发电和航空电力作动系统等领域的应用潜力。对近年来永磁电机驱动系统容错技术领域的研究成果和最新进展进行归纳... 永磁电机具有效率高、功率密度高、控制灵活的特点,研究永磁电机及其驱动系统的容错技术有利于提升其在电动汽车、新能源发电和航空电力作动系统等领域的应用潜力。对近年来永磁电机驱动系统容错技术领域的研究成果和最新进展进行归纳和总结:系统地将容错电机本体分为"冗余拓扑"设计和"结构优化"设计来进行归纳总结;将容错算法归纳为"基于电流矢量重构技术"和"基于电压矢量重构技术"来进行类比分析;三相和多相逆变器系统容错技术;位置/速度传感器和电流传感器故障容错方案,包括冗余传感器和无传感观测器技术。最后,指出目前容错技术存在的主要问题以及未来发展方向,为永磁电机及其驱动系统容错技术研究工作的进一步开展提供了参考。 展开更多
关键词 永磁电机 容错 可靠性 重构 冗余
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四余度容错计算机系统结构及其可靠性分析 被引量:13
7
作者 韩炜 臧红伟 谢克嘉 《计算机工程与科学》 CSCD 2003年第1期98-100,共3页
在飞行控制系统中,飞行控制计算机起着核心作用,要求具有极高的可靠性,整个系统的失效率要求小于10-8/小时。为了满足此要求,飞控计算机系统一般采用余度技术。本文结合工程实践,讨论了一个高性能四余度容错计算机的系统结构,建立了考... 在飞行控制系统中,飞行控制计算机起着核心作用,要求具有极高的可靠性,整个系统的失效率要求小于10-8/小时。为了满足此要求,飞控计算机系统一般采用余度技术。本文结合工程实践,讨论了一个高性能四余度容错计算机的系统结构,建立了考虑系统瞬态故障恢复和多故障处理能力的多阶马尔科夫可靠性模型,并给出了数学计算结果。 展开更多
关键词 四余度容错计算机系统 结构 可靠性分析 容错 冗余度 飞机 飞行控制系统
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架空输电线路巡检机器人控制系统可靠性设计 被引量:15
8
作者 王吉岱 张良 +2 位作者 王森 孙建 徐希清 《机床与液压》 北大核心 2018年第3期54-57,共4页
针对550 k V架空输电线路巡检机器人在巡检作业中控制器死机、障碍误检以及抗干扰性能差问题,在介绍基于分布式的巡检机器人控制系统基础上,提出了主控制器双机冗余控制和传感器三模冗余容错的控制策略,并且在硬件上实行抗干扰设计。实... 针对550 k V架空输电线路巡检机器人在巡检作业中控制器死机、障碍误检以及抗干扰性能差问题,在介绍基于分布式的巡检机器人控制系统基础上,提出了主控制器双机冗余控制和传感器三模冗余容错的控制策略,并且在硬件上实行抗干扰设计。实验表明,该控制策略增强了巡检机器人控制系统可靠性,大大提高了机器人的巡检作业能力。 展开更多
关键词 巡检机器人 冗余 容错 可靠性
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一种具有自修复功能的多电平变换器拓朴 被引量:8
9
作者 李冬黎 张晋 +1 位作者 陈阿莲 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期54-60,共7页
从提高复杂多电平变换器的可靠性出发,提出了一种具有类似生物系统自修复功能的多电平变换器拓扑。电路拓扑工作原理的分析结果表明,该拓扑在正常工作情况下所有开关管均承受单位电平的电压应力,并且以较少的飞跨电容实现每个电压电... 从提高复杂多电平变换器的可靠性出发,提出了一种具有类似生物系统自修复功能的多电平变换器拓扑。电路拓扑工作原理的分析结果表明,该拓扑在正常工作情况下所有开关管均承受单位电平的电压应力,并且以较少的飞跨电容实现每个电压电平的自动平衡。该拓扑不需要任何复杂的中点电位平衡电路或控制措施。文中详细分析了电路中开关管故障对多电平变换器系统运行和器件电压应力的影响。分析结果表明,当某些开关管出现短路或断路故障时,通过简单的软件重构改变驱动信号,利用冗余开关状态组合,电路仍能得到所有电平的正常输出和直流侧电容的电压自平衡,真正实现了原有功能的自修复。整个多电平变换器系统的可靠性由此提高。文中以五电平变换器为例进行了分析研究,并通过仿真实验进行验证。 展开更多
关键词 多电平变换器 电路结构 电路拓扑 可靠性 工作原理 自修复功能
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非相似余度计算机系统及其可靠性分析 被引量:13
10
作者 臧红伟 韩炜 高德远 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期492-494,共3页
为了避免共性故障导致的严重后果,研究了非相似余度计算机系统结构,使用不同的、完全独立的设计组,使用不同的开发语言、不同的开发工具,并在不同的处理器上运行,达到避免共性故障,提高安全关键系统的任务可靠性目的,应用一种简化的马... 为了避免共性故障导致的严重后果,研究了非相似余度计算机系统结构,使用不同的、完全独立的设计组,使用不同的开发语言、不同的开发工具,并在不同的处理器上运行,达到避免共性故障,提高安全关键系统的任务可靠性目的,应用一种简化的马尔可夫模型对其进行了可靠性分析.试验结果表明,非相似余度计算机系统(DRCS)结构提高了系统可靠性,MTBF达到9 000 h以上. 展开更多
关键词 非相似余度 容错计算机 可靠性 马尔可夫模型
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一种基于解析冗余的互感器故障的检测及容错方法 被引量:6
11
作者 程宏波 罗杰 +1 位作者 王勋 宫经珠 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第23期69-73,共5页
在介绍容错控制基本思想的基础上,总结了电力系统中已有的用以提高可靠性的方法与容错控制之间的关系,提供了利用容错控制的思想对电力系统可靠性问题进行分析的思路。并利用容错控制中的解析冗余方法,通过构造关联矩阵得到变电站中各... 在介绍容错控制基本思想的基础上,总结了电力系统中已有的用以提高可靠性的方法与容错控制之间的关系,提供了利用容错控制的思想对电力系统可靠性问题进行分析的思路。并利用容错控制中的解析冗余方法,通过构造关联矩阵得到变电站中各互感器之间的解析关系,对电力系统中互感器的故障检测及容错控制进行了研究。该方法的应用充分证明了采用容错控制思想对电力系统可靠性进行研究的可行性和有效性,从而为提高电力系统可靠性提供了一条新的思路。 展开更多
关键词 互感器 解析冗余 容错控制 可靠性
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飞行容错控制系统中的关键技术 被引量:5
12
作者 王占林 安敬军 +1 位作者 裘丽华 石立 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第1期64-68,72,共6页
在航空航天飞行器设计中,随着主动控制技术、随控布局及电传操纵系统的普遍采用,飞行控制系统的地位变得更为重要。系统容错、冗余技术是为飞行控制系统的高可靠性要求而被提出来的。本文就飞行控制系统的三大组成部分(飞控计算机、... 在航空航天飞行器设计中,随着主动控制技术、随控布局及电传操纵系统的普遍采用,飞行控制系统的地位变得更为重要。系统容错、冗余技术是为飞行控制系统的高可靠性要求而被提出来的。本文就飞行控制系统的三大组成部分(飞控计算机、伺服机构、传感器)中容错、冗余技术应用的一系列关键问题进行了探讨,提出了飞控系统的冗余配置方案,一种解决冗余系统同步问题的新方法、消除系统交联隅合的措施以及冗余系统中各通道间信息传输的方法。容错飞控计算机是本文阐述重点。 展开更多
关键词 冗余 监控 飞行控制系统 容错技术 飞行器
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一种提高星载软件可靠性的开发方法 被引量:4
13
作者 段星辉 华建文 +1 位作者 代作晓 金小强 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期73-75,共3页
星载软件工作环境的特殊性要求其具有高可靠性和容错性。现有软件可靠性低于硬件可靠性,星载软件失效在系统失效中占有很大比例。分析星载软件特点,根据其开发流程,阐述在软件开发各阶段提高其可靠性和容错性的措施。实践结果证明,此类... 星载软件工作环境的特殊性要求其具有高可靠性和容错性。现有软件可靠性低于硬件可靠性,星载软件失效在系统失效中占有很大比例。分析星载软件特点,根据其开发流程,阐述在软件开发各阶段提高其可靠性和容错性的措施。实践结果证明,此类容错技术是必要且有效的。 展开更多
关键词 星载软件 可靠性 容错性 冗余
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基于驱动或结构冗余的并联机器人容错方法 被引量:6
14
作者 闫彩霞 战强 陆震 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1407-1411,共5页
研究了并联机器人利用驱动冗余进行驱动器故障容错及利用结构冗余进行关节故障容错的方法.结合冗余驱动并联机构的力矩分配问题的多解性,分析了部分驱动器故障后在剩余正常工作驱动器之间重新分配驱动力矩以实现容错的方法.结合结构冗... 研究了并联机器人利用驱动冗余进行驱动器故障容错及利用结构冗余进行关节故障容错的方法.结合冗余驱动并联机构的力矩分配问题的多解性,分析了部分驱动器故障后在剩余正常工作驱动器之间重新分配驱动力矩以实现容错的方法.结合结构冗余并联机构的特点,分析了放弃部分结构自由度以完成操作任务的方法.从运动学和动力学角度讨论了两类冗余机器人的特点及容错的可能性,以一种平面三自由度并联机构为实例,针对驱动器及关节故障分别分析了故障后机构运动学和动力学性能的变化,验证了采用驱动及结构的冗余进行容错的可行性. 展开更多
关键词 并联机器人 冗余驱动 结构冗余 容错
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高可靠计算机系统的容错技术 被引量:8
15
作者 刘耀 胡越明 金利峰 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第B12期590-592,共3页
高可靠性是计算机系统所要解决和实现的重要目标,而容错技术是提高可靠性的有效途径。文章论述了可靠性的基本概念和3种故 障模式;介绍了计算机容错设计所采用的硬件冗余、信息冗余和时间冗余技术,着重分析了RAID技术和纠错码技术;指出... 高可靠性是计算机系统所要解决和实现的重要目标,而容错技术是提高可靠性的有效途径。文章论述了可靠性的基本概念和3种故 障模式;介绍了计算机容错设计所采用的硬件冗余、信息冗余和时间冗余技术,着重分析了RAID技术和纠错码技术;指出了计算机容错设 计的发展趋势及面临的挑战。 展开更多
关键词 可靠性 容错 冗余 平均故障间隔时间(MTBF)
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模糊小脑模型神经网络 被引量:19
16
作者 周旭东 王国栋 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期173-178,共6页
提出输入层具有一定隶属度的模糊小脑模型神经网络(FuzzyCMAC),它比小脑模型CMAC(CerebelarModelArticulationControler)能更真实地描述客观世界.给出n维FuzzyCMAC算... 提出输入层具有一定隶属度的模糊小脑模型神经网络(FuzzyCMAC),它比小脑模型CMAC(CerebelarModelArticulationControler)能更真实地描述客观世界.给出n维FuzzyCMAC算法,仿真结果表明FuzyCMAC比小脑模型CMAC具有如下优点:学习收敛速度快得多,可以学习模糊规则.FuzyCMAC比CMAC优越,使CMAC成为FuzzyCMAC的特例. 展开更多
关键词 模糊小脑模型 小脑模型 神经网络 CMAC
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基于进化硬件的自修复TMR系统设计及其可靠性分析 被引量:6
17
作者 姚睿 王友仁 +1 位作者 于盛林 高桂军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第8期72-75,78,共5页
将进化硬件与传统TMR容错设计思想相结合,提出了一种具有在线自修复功能的自修复TMR系统设计方法。该系统具有多重容错和修复机制:总体采用TMR,可自动检测到故障模块;系统中每个模块均采用组件备份法,可通过组件切换法快速修复模块故障... 将进化硬件与传统TMR容错设计思想相结合,提出了一种具有在线自修复功能的自修复TMR系统设计方法。该系统具有多重容错和修复机制:总体采用TMR,可自动检测到故障模块;系统中每个模块均采用组件备份法,可通过组件切换法快速修复模块故障;而模块中每个组件也可通过进化进行修复。因而具有更强的容错能力和更高的可靠性。以具有片内三模冗余的2 bit乘法器为例进行了验证。最后,给出了该系统的可靠性模型,推出了可靠性计算公式,从理论上对该系统的可靠性进行了分析。结果表明:该系统能有效修复stuck-at故障,具有更长的使用寿命和更高的可靠性。 展开更多
关键词 进化硬件 容错 三模冗余 自修复 可靠性分析
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复杂电磁环境中高可靠性TMR-EHW电机控制电路设计 被引量:5
18
作者 褚杰 满孟华 +2 位作者 常小龙 原亮 魏明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2314-2321,共8页
现代战场电磁环境日趋复杂、恶劣,导致大量电子装备受扰、损伤,其可靠性受到严重影响。为了进一步提高电子装备的可靠性,以无刷直流电机系统作为工程背景,将三模块冗余容错机制、多层前馈神经网络结构、演化硬件技术3者有机结合,实现了... 现代战场电磁环境日趋复杂、恶劣,导致大量电子装备受扰、损伤,其可靠性受到严重影响。为了进一步提高电子装备的可靠性,以无刷直流电机系统作为工程背景,将三模块冗余容错机制、多层前馈神经网络结构、演化硬件技术3者有机结合,实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)的三模块冗余-演化硬件(TMR-EHW)无刷直流电机控制电路。通过实验证明:将TMR机制引入FPGA电机控制系统之中,可实现功能模块的故障自诊断,以容错运行方式保持系统正常输出,有效提高系统的可靠性;利用多层前馈神经网络结构组织FPGA中的电路资源,通过演化硬件技术实现故障后的功能自恢复。对TMR-EHW系统进行了可靠性分析,推导出该系统的可靠度计算公式。将TMR-EHW系统与单模块系统、普通TMR系统的可靠度进行了横向对比,结果表明TMR-EHW系统具有更高的可靠性和更强的适应性,证明了TMR-EHW技术的可行性与有效性。TMR-EHW电机控制电路系统能够适应并稳定工作于以较为复杂、多变的恶劣电磁环境。 展开更多
关键词 三模块冗余(EMR) 演化硬件(EHW) 神经网络 容错电路 无刷直流电机 可靠性
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双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现 被引量:4
19
作者 倪风雷 朱映远 +2 位作者 顾义坤 党进 邹继斌 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期69-75,共7页
针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无... 针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验。实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能。 展开更多
关键词 无刷直流电机 双绕组 容错 控制系统 可靠性
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系统异构冗余容错设计研究 被引量:9
20
作者 高桂军 王友仁 姚睿 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第10期25-28,共4页
提出了一种新的三模异构冗余自修复系统的设计方法,设计出了异构评价函数。利用演化硬件具有自适应与自修复的功能,实现了具有N模冗余特性的三模冗余电路。首先,利用遗传算法进化出3个原始功能电路;然后,每进化出一个具有相同功能的电... 提出了一种新的三模异构冗余自修复系统的设计方法,设计出了异构评价函数。利用演化硬件具有自适应与自修复的功能,实现了具有N模冗余特性的三模冗余电路。首先,利用遗传算法进化出3个原始功能电路;然后,每进化出一个具有相同功能的电路进行一次非相似度评价,选择出非相似度最大的3个电路保留,并进行应用。当3个异构电路中有一个出错后,对故障电路屏蔽,可进化修复该出错电路,并重新投入运行。从而大大地提高了容错性能,且具有体积小、成本低、功耗小、不影响系统正常运行等优点。利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)对二位比较器进行容错设计验证,分析比较了非相似度评价在异构设计中的作用与影响,实验结果证明了新方法的可行性和电路的高度可靠性。 展开更多
关键词 演化硬件 在线进化 容错 三模冗余 异构 自修复
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