基于远程航电中继系统的故障注入技术研究
这是一篇关于航电中继系统,集成测试,故障注入,总线多通道,调度算法,动态优先级的论文, 主要内容为民航是对安全性要求很高的行业,民用航空器必须具有高度的运行稳定性、可靠性。为确保其可靠性,在航空电子系统的设计、研发以及集成测试阶段,应当把系统正常运行状态和可能出现的故障所引起的异常对系统造成的影响考虑在内。在可靠性的验证过程中,如何解决多个航电组件或半实物仿真器之间数据通信过程中故障注入的问题和多故障任务实时调度的问题,显得至关重要。本文针对航电系统进行集成测试中的故障注入的问题,研究基于航电中继系统的多种类型的航电总线故障注入方法,实现多种航电总线数据的低延时注入。本课题以航电中继系统作为研究对象,提出了一种基于数据总线的软件故障注入方法。论文首先分析航电中继系统的数据交互方式,选择总线为故障注入点,设计航电中继系统的反射内存通信网络的故障注入架构。通过对总线结构的分析,研究多种数据总线结构,将可实现的故障分为总线协议层故障和总线应用层故障,并给出故障的实现方式,完成故障注入功能的逻辑设计。然后,按照实现的故障分模块设计故障注入管理计算机,研究故障注入管理计算机进行多故障任务的实时调度算法,提出动态优先级的抢占式调度算法对多任务进行调度。动态优先级综合考虑任务截止期、任务执行时间等因素,提出任务紧急度和任务剩余执行时间作为动态优先级的衡量指标,使用该方法进行调度设计,并进行调度过程的仿真。最后,基于航电中继系统搭建故障注入实验平台,进行多任务、多通道的故障注入实验,进行故障注入的有效性和多任务调度的故障成功率的验证实验。实验结果表明,故障注入方法能够有效完成多设备、多通道航电总线在协议层和应用层的低延时故障注入,满足航电系统集成测试的要求;同时在多任务调度实验中,故障注入管理计算机可以高效且实时地对故障任务进行资源分配,故障注入的最大延时低,对航电中继系统正常数据通信的影响较小。因此,基于航电中继系统故障注入方法的研究为系统的集成测试和系统的可靠性研究发挥重要作用。
FPGA设计差异分析技术研究
这是一篇关于XDL文件解析,单粒子敏感点,差错冗余技术,故障注入的论文, 主要内容为随着航天器中COTS器件的应用越来越广泛,尤其是可编程逻辑器件,如SRAM型FPGA器件,由于其实现过程简单、应用范围广而日益受到设计师的青睐。然而空间环境中存在的单粒子翻转将会严重制约设备的正常运行,如何进行电路验证以及评估系统单粒子软错误容错的可靠性也得到了越来越多研究者的关注。因此本文针对具有代表性的Xilinx公司Virtex-4系列器件进行了底层网表文件的研究,设计并开发了一款面向Virtex-4器件的网表文件解析对比工具,可以判断XC4VLX15系列FPGA芯片的敏感点,并针对FPGA功能电路设计故障注入电路对解析器进行了验证。(1)首先描述了 SRAM型FPGA底层资源结构,结合FPGA资源配置位的解析结果,研究了 FPGA敏感点的判断方法。该方法可以将敏感位具体到配置位每一 bit,弥补了传统敏感点判断方法中只能判断敏感点数量和对应资源的缺点;并基于python语言开发了解析软件,目前软件支持XC4VLX15 FPGA系统的单粒子敏感性分析。(2)本文全面分析了 SDF文件和XDL文件,总结了 SDF文件和XDL文件的语法结构,加强了对SDF文件与系统时序信息、XDL文件与FPGA资源联系的认知,弥补了国内外对网表文件解析不明确的缺点。(3)FPGA设计版本的微差分析探讨了常差和参数差对FPGA功能电路布局和布线的影响,并提出了避免其影响的电路设计方法。因此,简化了常数和参数变化的FPGA电路分析和验证过程,提高了 FPGA电路设计和验证的效率,也可以为FPGA应用开发人员的电路设计提供指导。(4)针对敏感点的判定方法,设计了定位、相关资源遍历的故障注入的实验验证电路,证明了上述方法的可行性。在Virtex-4系列FPGA测试板上,通过对LUT故障注入实验验证了基于网表文件的敏感点判断方法的正确性。同时,通过相关资源遍历故障注入实验,证明了本课题提出的敏感点判断方法可以评价电路中SEU故障的概率。通过对TMR电路的故障注入实验,证明了本课题开发的敏感点判断方法可以提高电路的可靠性。
FPGA设计差异分析技术研究
这是一篇关于XDL文件解析,单粒子敏感点,差错冗余技术,故障注入的论文, 主要内容为随着航天器中COTS器件的应用越来越广泛,尤其是可编程逻辑器件,如SRAM型FPGA器件,由于其实现过程简单、应用范围广而日益受到设计师的青睐。然而空间环境中存在的单粒子翻转将会严重制约设备的正常运行,如何进行电路验证以及评估系统单粒子软错误容错的可靠性也得到了越来越多研究者的关注。因此本文针对具有代表性的Xilinx公司Virtex-4系列器件进行了底层网表文件的研究,设计并开发了一款面向Virtex-4器件的网表文件解析对比工具,可以判断XC4VLX15系列FPGA芯片的敏感点,并针对FPGA功能电路设计故障注入电路对解析器进行了验证。(1)首先描述了 SRAM型FPGA底层资源结构,结合FPGA资源配置位的解析结果,研究了 FPGA敏感点的判断方法。该方法可以将敏感位具体到配置位每一 bit,弥补了传统敏感点判断方法中只能判断敏感点数量和对应资源的缺点;并基于python语言开发了解析软件,目前软件支持XC4VLX15 FPGA系统的单粒子敏感性分析。(2)本文全面分析了 SDF文件和XDL文件,总结了 SDF文件和XDL文件的语法结构,加强了对SDF文件与系统时序信息、XDL文件与FPGA资源联系的认知,弥补了国内外对网表文件解析不明确的缺点。(3)FPGA设计版本的微差分析探讨了常差和参数差对FPGA功能电路布局和布线的影响,并提出了避免其影响的电路设计方法。因此,简化了常数和参数变化的FPGA电路分析和验证过程,提高了 FPGA电路设计和验证的效率,也可以为FPGA应用开发人员的电路设计提供指导。(4)针对敏感点的判定方法,设计了定位、相关资源遍历的故障注入的实验验证电路,证明了上述方法的可行性。在Virtex-4系列FPGA测试板上,通过对LUT故障注入实验验证了基于网表文件的敏感点判断方法的正确性。同时,通过相关资源遍历故障注入实验,证明了本课题提出的敏感点判断方法可以评价电路中SEU故障的概率。通过对TMR电路的故障注入实验,证明了本课题开发的敏感点判断方法可以提高电路的可靠性。
FPGA设计差异分析技术研究
这是一篇关于XDL文件解析,单粒子敏感点,差错冗余技术,故障注入的论文, 主要内容为随着航天器中COTS器件的应用越来越广泛,尤其是可编程逻辑器件,如SRAM型FPGA器件,由于其实现过程简单、应用范围广而日益受到设计师的青睐。然而空间环境中存在的单粒子翻转将会严重制约设备的正常运行,如何进行电路验证以及评估系统单粒子软错误容错的可靠性也得到了越来越多研究者的关注。因此本文针对具有代表性的Xilinx公司Virtex-4系列器件进行了底层网表文件的研究,设计并开发了一款面向Virtex-4器件的网表文件解析对比工具,可以判断XC4VLX15系列FPGA芯片的敏感点,并针对FPGA功能电路设计故障注入电路对解析器进行了验证。(1)首先描述了 SRAM型FPGA底层资源结构,结合FPGA资源配置位的解析结果,研究了 FPGA敏感点的判断方法。该方法可以将敏感位具体到配置位每一 bit,弥补了传统敏感点判断方法中只能判断敏感点数量和对应资源的缺点;并基于python语言开发了解析软件,目前软件支持XC4VLX15 FPGA系统的单粒子敏感性分析。(2)本文全面分析了 SDF文件和XDL文件,总结了 SDF文件和XDL文件的语法结构,加强了对SDF文件与系统时序信息、XDL文件与FPGA资源联系的认知,弥补了国内外对网表文件解析不明确的缺点。(3)FPGA设计版本的微差分析探讨了常差和参数差对FPGA功能电路布局和布线的影响,并提出了避免其影响的电路设计方法。因此,简化了常数和参数变化的FPGA电路分析和验证过程,提高了 FPGA电路设计和验证的效率,也可以为FPGA应用开发人员的电路设计提供指导。(4)针对敏感点的判定方法,设计了定位、相关资源遍历的故障注入的实验验证电路,证明了上述方法的可行性。在Virtex-4系列FPGA测试板上,通过对LUT故障注入实验验证了基于网表文件的敏感点判断方法的正确性。同时,通过相关资源遍历故障注入实验,证明了本课题提出的敏感点判断方法可以评价电路中SEU故障的概率。通过对TMR电路的故障注入实验,证明了本课题开发的敏感点判断方法可以提高电路的可靠性。
基于远程航电中继系统的故障注入技术研究
这是一篇关于航电中继系统,集成测试,故障注入,总线多通道,调度算法,动态优先级的论文, 主要内容为民航是对安全性要求很高的行业,民用航空器必须具有高度的运行稳定性、可靠性。为确保其可靠性,在航空电子系统的设计、研发以及集成测试阶段,应当把系统正常运行状态和可能出现的故障所引起的异常对系统造成的影响考虑在内。在可靠性的验证过程中,如何解决多个航电组件或半实物仿真器之间数据通信过程中故障注入的问题和多故障任务实时调度的问题,显得至关重要。本文针对航电系统进行集成测试中的故障注入的问题,研究基于航电中继系统的多种类型的航电总线故障注入方法,实现多种航电总线数据的低延时注入。本课题以航电中继系统作为研究对象,提出了一种基于数据总线的软件故障注入方法。论文首先分析航电中继系统的数据交互方式,选择总线为故障注入点,设计航电中继系统的反射内存通信网络的故障注入架构。通过对总线结构的分析,研究多种数据总线结构,将可实现的故障分为总线协议层故障和总线应用层故障,并给出故障的实现方式,完成故障注入功能的逻辑设计。然后,按照实现的故障分模块设计故障注入管理计算机,研究故障注入管理计算机进行多故障任务的实时调度算法,提出动态优先级的抢占式调度算法对多任务进行调度。动态优先级综合考虑任务截止期、任务执行时间等因素,提出任务紧急度和任务剩余执行时间作为动态优先级的衡量指标,使用该方法进行调度设计,并进行调度过程的仿真。最后,基于航电中继系统搭建故障注入实验平台,进行多任务、多通道的故障注入实验,进行故障注入的有效性和多任务调度的故障成功率的验证实验。实验结果表明,故障注入方法能够有效完成多设备、多通道航电总线在协议层和应用层的低延时故障注入,满足航电系统集成测试的要求;同时在多任务调度实验中,故障注入管理计算机可以高效且实时地对故障任务进行资源分配,故障注入的最大延时低,对航电中继系统正常数据通信的影响较小。因此,基于航电中继系统故障注入方法的研究为系统的集成测试和系统的可靠性研究发挥重要作用。
锚链提升器液压系统设计与状态检测研究
这是一篇关于锚链提升器,液压系统,状态检测,故障注入,AMESim仿真的论文, 主要内容为多点系泊系统是保障海洋平台安全作业的关键装置。通常多点系泊系统围绕海洋平台布置数组系泊锚链以控制平台稳定于作业区域,而在收放系泊锚链的过程中一般会直接使用平台锚绞机对锚链进行拖拽或者释放。如果多点系泊系统的锚链提升器液压系统设计或状态检测不合理,将会不可避免的造成锚链过度弯折磨损,在复杂海洋环境下里难以控制锚链的收放速度,最终导致整个多点系泊系统出现安全隐患。因此,本文设计开发一种多点系泊系统锚链提升器液压系统,并为其制定准确高效的液压系统状态检测方案。主要研究内容包括以下几个方面:(1)分析国内外锚链提升器相关研究及应用现状,对多点系泊系统锚链提升器整体液压系统进行设计计算,对锚链提升器样机试验台各部分进行计算选型,最终设计出1t负载的锚链提升器样机试验台液压系统,确保收放锚链过程中有效控制锚链速度,避免锚链节弯折磨损。(2)根据所确定的锚链提升器液压系统方案,选取其中的举升液压系统,对其各个主要元件进行常见液压故障机理分析,基于最大故障特征信息熵理论与故障树分析法对液压系统状态进行检测研究,制定详细的液压系统状态检测方案,增强设备液压系统可维护性,延长整体设备使用寿命。(3)为锚链提升器样机试验台的液压系统加装非破坏性故障注入模块,该模块由可调节流阀、球阀、止回阀以及溢流阀组合而成。将故障注入模块设置在液压系统中不同位置,使其能够有效模拟相应的故障,以达到液压系统故障模拟和加速的目的,同时布置压力和流量传感器实现相关故障数据的采集,进而对液压系统状态检测进行研究。(4)运用AMESim构建锚链提升器样机试验台液压系统仿真模型,通过对液压系统正常工作运行数据和故障状态模拟仿真结果的分析,初步验证了锚链提升器液压系统设计的合理性以及液压系统状态检测方案的有效性。搭建锚链提升器样机试验台,依照所设计状态检测方案设置流量和压力传感器获取相关参数,对比仿真数据分析,进一步验证了锚链提升器样机试验台设计方案合理可行。本研究设计开发的锚链提升器液压系统能够控制锚链线性收放,显著减少锚链节之间磨损,同时基于最大故障特征信息熵理论与故障树分析法制定的液压系统状态检测方案可以准确对液压系统状态进行识别判断,便于工作人员对相关设备维护修理,在实际工程应用中具有重要意义。
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