一、数控系统瞬时故障容错技术研究（论文文献综述）
谷艾[1]（2021）在《面向信息物理系统的安全机制与关键技术研究》文中研究表明随着信息化与工业化的深度融合,未来制造模式正朝着集成化、网络化、智能化方向发展,随之涌现出的智能制造、绿色制造等先进制造理念正在工业制造领域引发影响深远的产业变革。其中,建立基于复杂分布式系统、物联网、大数据、云计算、移动互联网等技术的信息物理系统（Cyber Physical System,CPS）,提升先进装备制造过程的柔性、透明性、资源利用率等,满足产品个性化快速定制和智能化安全生产,正成为新一代制造技术的重要发展方向。随着CPS的不断发展,其安全问题也越来越多的暴露出来,传统的安全评估分析方法与防护机制已经不再适用于日益复杂的CPS安全问题。针对上述问题,论文首先介绍了CPS存在的安全问题,从功能安全和信息安全角度进行了分析,之后对功能安全和信息安全相关的概念评估标准进行了阐述,对功能安全与信息安全的相同点、不同点以及将功能安全与信息安全相结合形成安全一体化分析方法进行了讨论。基于上述分析,提出了一种基于扩展故障树与攻击树相结合的模型,并应用该模型对某型号的信息物理数控装置进行了硬件的功能安全评估。针对CPS的功能安全保障,本文采用不同的瞬时容错控制技术保障CPS不同层次的功能安全。区块链的数据和交易的内容在传输与存储的过程中被加密,能够保护CPS数据的安全。而不可篡改和可回溯性等特性,可以在保护CPS的数据安全的同时为CPS的故障诊断机制提供可靠的历史数据集。区块链由于有多备份账本,能够增加CPS系统的可用性。这些特性都十分契合CPS安全防护机制的发展趋势。因此,本文的第五章第六章将区块链技术及智能合约技术应用到CPS安全的防护机制中,并通过实验证明了这两种技术应用于CPS安全防护中的可行性。论文的主要研究内容及创新点如下:（1）从功能安全和信息安全角度对信息物理系统的安全问题进行了分析。分别对功能安全和信息安全相关的概念、安全周期、评估标准等基本概念进行了介绍。之后分析了功能安全与信息安全的异同以及二者相结合的可能性。提出了两种安全一体化的综合分析与评估方法。（2）针对CPS的安全问题,制定了功能安全和信息安全相结合的综合评估流程,提出了基于扩展故障树与攻击树相结合的评估模型,介绍了扩展故障树的构造流程及数学模型,将信息安全风险分析的攻击树模型与功能安全评估的故障树模型结合在一起,作为影响功能安全的一个顶事件,增加了CPS物理设备硬件功能安全评估的准确性。在某特定型号的数控设备上验证了基于上述模型的CPS硬件功能安全评估的完整过程,为信息安全与功能安全相结合的分析方法提供了新的研究思路及研究方法。功能安全相关系统在执行安全功能的同时,自身也需要满足CPS对安全完整性等级的要求,本文以信息物理数控系统的安全报警系统为例,对安全功能相互独立与不独立两种情况进行了分析与讨论,之后得到了安全报警系统的安全完整性等级。（3）从CPS的整体结构出发,研究不同层次的瞬时故障发生时,如何通过容错控制技术来保障系统的功能安全。对基础层级,提出了基于Petri网的故障检测算法。针对集成层级,提出了基于性能和功能两方面的瞬时故障容错控制方法。建立了小型智能产线的符号有向图（SDG）模型,并结合后面章节的研究内容,对故障节点进行了故障溯源的分析。（4）结合CPS的分布式分层结构,介绍了CPS的基础层级和集成层级两个层区块的具体构造。针对基础层级的设备之间的通信,设计了通信区块及其详细的通信过程,提出了一种带有时钟的安全阈值传输机制,使功能安全与信息安全都得到了保障。最后,在第4章介绍的小型智能产线上,验证了基于区块链技术的CPS安全防护机制的合理性,在保障数据与通信安全的同时,区块链技术的应用还能够满足CPS系统的实时性与可扩展性的需求。（5）提出了一种基于功能安全的信息物理系统的软件设计方法。从软件开发阶段开始,构建符合国际标准的基于功能安全的组件化软件开发方法。针对可配置资源,提出了一种基于层次分析法及文化算法的程序优先级分配方法,通过实验证明该方法的可以有效的保证可配置的组件资源能够满足CPS的安全需求。之后,构建了信息物理系统安全组件知识库,并且通过Protégé软件对安全组件的本体进行了描述。（6）设计了基于智能合约的安全组件共享策略,在实现动态和灵活的身份管理的同时,避免了传统的访问控制策略所带来的一些常见问题,并且降低了经济成本,带来了一定的社会效益。
吴昊天[2]（2021）在《嵌入式系统的低功耗与可靠性技术研究》文中认为几十年来,嵌入式系统一直是航空航天和国防、汽车、医疗设备、通信和工业自动化等行业的主要技术,是制造业数字化网络化智能化的基石。发展实时嵌入式系统软件技术,对我国工业领域实现自主可控具有重要意义。在新兴的工业4.0领域中,嵌入式系统更是占据了主要的战略地位。随着处理器体系结构的成熟,更强大计算能力的微处理器嵌入到系统和设备中,系统正在向信息化,智能化,网络化的方向发展,这使得系统的性能和规模呈指数级增长。尽管电池技术在寿命和体积上一直稳定改进,但发展速度仍然不及快速增长的功率需求,系统较高的能耗将影响系统的稳定性。另一方面,当微处理器工艺技术进入纳米级,更多的半导体元件集成到一个芯片上,处理器的噪声裕度越来越小,使得内部部件更容易受到瞬时错误的影响,导致运行故障。因此,能耗和可靠性成为新一代嵌入式系统设计必须重点考虑的问题。本文以嵌入式系统为研究对象,结合了实时调度理论、动态电压调节技术（DVS）、动态电源管理技术（DPM）和编译器技术对嵌入式系统的能耗优化和可靠性问题展开了研究。在嵌入式实时系统任务调度方面,研究了周期任务模型的低功耗调度算法和混合任务模型下的低功耗与可靠性协同优化调度算法。在嵌入式系统应用程序方面,利用编译器技术研究了一种轻量级的软错误检测方法和一种全面的软错误容错技术。本文研究均通过实验验证了的可行性及有效性。论文主要研究内容包含以下几个方面:第一,针对嵌入式实时系统周期任务模型,提出基于最早截止时限优先（EDF）的低功耗调度算法LPABOWSA。该调度算法使用了DVS和DPM技术,在离线阶段计算回收空闲利用率降低处理器速度,运行阶段根据任务的回收动态空闲时间,并按照就绪队列中任务的WCET比例来分配空闲时间,动态调整处理器速度以降低能耗。实验结果表明所提算法分别比DRA和ASTALPSA算法平均节省了约10.7%和4.6%的能耗。此外,本研究还针对关键速度策略可能会造成能耗增大的问题,提出一种基于平衡点的周期任务低功耗调度算法LPABOBF。该算法根据周期任务集的特点,充分回收了所有静态空闲时间与动态空闲时间。由于结合了DPM技术在适当时候关闭处理器,处理器切换存在开销,因此关键速度不一定是使得系统能耗最小的速度。当处理器速度小于关键速度时,LPABOBF算法根据平衡点来判断使用DVS处理器速度或者关键速度。实验结果表明,LPABOBF比现有的DRA算法节省8.9%～26.19%的能耗,比DSTRA算法节省约2.7%～13.98%的能耗。第二,针对嵌入式实时系统混合任务模型,提出低功耗与可靠性协同优化调度算法RLPMABC。使用DVS技术缩放的电源电压使得处理器更容易受到软错误的攻击,因此在低功耗技术中同时兼顾可靠性是必要的。RLPMABC算法利用常带宽服务器调度将非周期任务参与到周期任务的调度中,并充分考虑了可靠性因素。在降低处理器速度前,提前利用空闲时间为所执行的任务分配好备份任务。在离线阶段,根据空闲利用率提出两种启发式的策略:小利用率优先（SUF）和大利用率优先（LUF）,来选择使用DVS技术的任务,并为任务分配备份任务。在运行阶段,充分回收周期任务和常带宽服务器的空闲时间,进一步为其他任务的分配备份任务和降低能耗。实验结果表明RLPMABC算法比NODVS-CBS算法节约能耗20.8%～54.6%,同时平均故障率约为其1.5%～11.8%。第三,针对嵌入式系统软错误检测技术的需求,提出一种轻量级软错误检测技术LEDRMT。嵌入式系统的可靠性往往是设计中最重要的考虑方面。瞬时错误（软错误）的发生可能导致程序产生不确定的运行结果。然而,基于备份任务的调度技术并不能检测出无症状的结果错误（SDC）,该类错误会导致错误的运行结果,而不产生任何异常的表现。程序指令级的技术可以在编译器层面灵活地实现,并可以有效检测到SDC。基于编译器实现的冗余多线程（RMT）近年来被认为是一种有效的软错误检测技术。其原理为在两个处理器核心上同时运行复制域（SOR）中的程序代码的副本,在检测点处比较两个线程的相关结果值来检测错误。现有的编译器RMT软错误技术存在着错误覆盖率不足,或运行时间开销过大的问题。其中,时间开销主要来源于主线程与冗余线程之间的同步操作。本研究完全移除了现有技术中主线程对于冗余线程的等待操作,并重新设计了线程间的结果比较机制,增加了内存读指令的线程内复制,和内存写指令的线程内读取检查。软错误注入实验结果表明,相比最严格的RMT软错误检测技术,所提LEDRMT技术在不损失SDC覆盖率的前提下,降低了45.07%的运行时间开销。第四,针对嵌入式系统容错技术的需求,提出一种全面的软错误容错技术FERNANDO。软错误检测技术并不能在运行中对错误进行纠正,给后期的调试工作带来麻烦。完整的软错误容错技术需要包括软错误检测与软错误恢复。最新的软件RMT容错技术大部分基于结果值的多数投票机制。它们不能有效检测到内存指令中的错误。在最新的RMT技术FISHER中,在错误恢复过程中可能会造成失败的恢复。以上弱点均可导致SDC的发生。本研究基于编译器实现的RMT容错技术FERNANDO,包括在检测点处全寄存器值的错误检测机制,以及全系统状态的错误恢复机制,修补了错误检测以及恢复中的漏洞。软错误注入实验结果表明,相比最新的RMT容错技术FISHER,所提技术FERNANDO可以降低86.67%的SDC几率,并优化19.64%的执行时间开销。
程喆[3]（2020）在《具有容错功能多电平拓扑结构的有源电力滤波器的研究》文中研究说明多电平有源电力滤波器作为改善电能质量的重要装置,具备精确的电流检测能力,高效的动态补偿性能,传统多电平拓扑在应用场合具有控制复杂、功率器件多以及在容错方面需要增加冗余,会带来增加成本等不利因素。因此本文提出一种具有容错功能的多电平有源电力滤波器,与传统功率拓扑相比,能减少功率开关管和驱动电路的数量,减少逆变器的总成本。完成了多电平容错拓扑有源电力滤波器在正常情况和切换容错情况下时中点电压的均衡控制和调制策略。以及电网不平衡时电网锁相和谐波补偿。首先,本文全面调研了多电平有源电力滤波器拓扑和容错拓扑的研究现状,总结了多电平传统拓扑的结构和电流检测方法、调制策略、均压控制。提出了改进多电平容错拓扑结构,分析了拓扑工作在正常情况和故障情况的拓扑工作原理,建立了该拓扑的数学模型,与传统多电平拓扑进行了对比。其次,将多电平容错拓扑应用于有源电力滤波器,使用ip-iq谐波电流检测方法,电流跟踪控制选择准PR控制,调制方式使用兼容容错的载波层叠调制方式,提出适用于容错情况下的软件均压控制以及硬件均压方式。在三相电网不平衡下,使用全通滤波器锁相环对不平衡电网进行锁相,以及分析电网不平衡下的控制策略。再次,用MATLAB/simulink软件搭建了改进多电平容错拓扑APF系统的仿真模型,仿真结果验证了APF的容错能力和电压均衡控制能力,以及在电网不平衡下时,APF的谐波电流补偿能力。最后,对多电平容错APF系统的电路参数进行计算,搭建了主电路。设计以DSP+FPGA主控芯片的核心算法板和以FPGA核心三相控制板以及外围电路,设计了DSP主程序,FPGA程序包括A/D采样程序、高速光纤串行通信、载波层叠PWM程序等。完成对多电平容错APF系统的调试,最终实验结果与仿真结果一致,证明本文多电平容错拓扑APF的正确性和可行性。
宋俊材[4]（2020）在《双定子无铁芯永磁同步直线电机退磁故障识别分类研究》文中进行了进一步梳理双定子无铁芯永磁同步直线电机（double stator air-core permanent magnet synchronous linear motor,DSA-PMSLM）,因其具有无中间转换机构的直驱方式、推力密度大、效率高、可以同时满足高速大行程运动和微纳米级动态精度等优点,在激光切割机、金属3D打印机、芯片光刻机、液晶面板视觉检测等高精密加工领域具有广泛的应用前景。永磁体作为DSA-PMSLM的核心部分,可以为电机气隙空间提供恒定的磁场环境,保证电机功率密度和推力密度的稳定性。然而,由于永磁材料的时效性、加工工艺和电机实际工作环境中化学、温度、外磁场等因素的原因,易引起永磁体不可逆退磁现象,造成电机的退磁故障。DSA-PMSLM的退磁故障,将造成气隙磁场分布的不均匀,破坏电机内部磁场分布的一致性,进而引起直线电机推力波动的增加,造成电机定位精度的降低。此外,电机退磁故障有可能会引起电机的电气故障和机械故障,甚至造成电机的停机和损坏,严重的电机退磁故障可造成高精密加工设备的损坏和报废。因此,为了提高DSA-PMSLM的稳定性和可靠性,及相关设备的安全性,DSA-PMSLM退磁故障的识别和诊断显得尤为重要。本文以应用于激光切割机中的DSA-PMSLM为研究对象,针对电机出厂前批量化质检、电机磁场一致性检测、和产品定期维护的工业应用场景,系统性地研究了DSAPMLSM退磁故障识别分类方法,实现DSA-PMSLM退磁故障的精准识别分类。根据双永磁定子电机拓扑结构特点,从电机退磁电磁计算模型的建立、永磁体热退磁建模、电机退磁故障有效信号获取、故障特征提取和增强以及退磁故障识别分类器等方面进行研究,并对所提方法进行了仿真和样机实验验证。为进一步提高永磁直线电机的可靠性和推进相关高精密加工产业的发展奠定了重要的技术基础,并为他类电机退磁故障诊断提供了一种新思路。论文主要研究成果包括以下方面:1、建立DSA-PMSLM电机退磁故障解析与数值电磁计算模型,计算分析不同退磁故障对电机多物理场性能的影响。采用等效磁化强度方法解析定性分析影响电机性能的主要磁场参数,并建立电机退磁故障有限元仿真模型。根据双永磁定子对称和永磁体周期阵列拓扑结构的特点,预设不同种类退磁故障,仿真对比分析了DSA-PMSLM正常和退磁状态下气隙磁密分布、空载感应电动势谐波含量和推力性能的不同,为后续退磁故障信号获取和特征提取奠定模型基础。2、提出了一种基于极限学习机的钕铁硼永磁体热退磁建模方法,建立了高精度永磁体热退磁模型。深入分析钕铁硼永磁体热退磁机理,探寻温度与永磁体退磁程度之间的映射关系,引入极限学习机方法建立永磁体热退磁回归计算模型,为后续获取特定预设故障永磁体提供基础,实验验证了该方法的有效性。3、研究了一种气隙空间三线磁密故障信号提取方法,有效地获取了DSA-PMSLM退磁故障信号。对比分析了电流信号、电压信号和振动信号等电机故障诊断常用信号在DSAPMSLM电机退磁故障诊断中应用的可能性和优缺点。提出一种气隙空间三线磁密信号获取方法,以适用于双永磁定子拓扑结构的直线电机退磁故障识别分类,为后续故障特征的提取奠定信号源基础,仿真和样机实验验证了该方法的有效性。4、提出一种Teager-Hanning能量算子方法,实现DSA-PMSLM故障特征的有效提取和增强。研究不同信号处理方法,如小波变换、EMD分解、TT变换等方法在DSA-PMSLM退磁故障特征提取方面的不足。提出使用复小波变换对故障信号进行预处理,提取其包络线信号,并提出一种新型Teager-Hanning能量算子方法,对故障特征进行了增强提取,为后续的退磁故障识别分类研究提供数据源,仿真和样机实验验证了该方法的有效性。5、建立了随机森林机器学习分类器,实现了DSA-PMSLM退磁故障的精准识别。深入分析DSA-PMSLM退磁故障分类原理,建立样本数据库。研究特征加权K最近邻,决策树和随机森林等多种机器学习分类器方法,设计了DSA-PMSLM退磁故障分类器,仿真和样机实验验证了随机森林分类器具有较高的识别分类准确率和稳定性。6、制作DSA-PSMLM样机,搭建基于三通道高斯计的退磁故障检测实验平台,为本文所提方法的验证提供了软硬件平台。仿真实验和样机实验结果表明,本文所提方法可以识别DSA-PMSLM退磁故障类型,判断出退磁故障发生的具体位置和严重程度,识别分类准确率高于95%以上。为该类电机生产制造中的批量化离线检测和定期维护提供一种新的技术手段,也可为他类电机的退磁故障诊断提供一种参考。
邓昌义,郭锐锋,吴昊天,彭阿珍,杜少华,盖荣丽[5]（2018）在《基于滑动窗口的低能耗高可靠调度算法》文中提出针对开放式数控系统的高功耗和可靠性差的问题,通过优化空闲时间分配策略,实现在保证开放式数控系统可靠性前提下最小化系统能耗。提出基于滑动窗口的低能耗调度算法（LPRSW）,以在保证系统可靠性的前提下降低系统功耗,同时根据任务出错场景的不同,将算法分为LPRSW-H算法和LPRSW-A算法,前者以最高速度恢复出错任务,后者采用动态电压调节后的速度恢复出错任务。在此基础上,提出一种基于滑动窗口的低能耗与可靠性协同优化调度算法,该算法对任务容错采用共享全局空闲时间代替预先给每任务都分配一个备份任务的方法,获得更多空闲时间用于降低系统功耗,同时空闲时间—能耗因子用于将空闲时间更合理地分配给后续任务,实现可靠性和低能耗之间协同优化。通过实验对比,COSALPRSW算法平均比LPRSW-A和LPRSW-H算法节约0～31.62%和0～44.4%的能耗,验证了所提方法的有效性。
邓昌义[6]（2018）在《信息物理数控系统的低功耗实时调度算法研究》文中认为随着计算机系统的发展,特别是网络技术的发展,计算机集成制造系统的实现形式从集中型向以系统应用平台化,系统结构开放化,制造资源服务化,管理决策智能化和绿色化制造方向发展。高档数控机床作为高端装备制造业的工作母机,无疑在信息物理生产系统（Cyber-Physical Production Systems）中起着独特和重要的作用。将机床推进到符合工业4.0理念的必要性得到了人们的认可。信息物理数控机床（CPMT）以及信息物理数控系统（CPMTS）的发展成为工业4.0发展的一个重要方向。信息物理机床是机床、实时操作系统、加工过程、计算和传感器网络的集成,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现物理组件和信息的深度融合和实时交互,从而优化数控机床的加工过程。信息物理数控系统（CPMTS）基于信息物理机床,它们一脉相承相互促进。但CPMTS更强调系统化、网络化、数字化和智能化。本文以信息物理数控系统为研究对象,在现有实时调度理论的基础上,研究了适用于数控机床的信息物理框架和调度算法,提出本地远程一体化信息物理数控系统的框架。并以此设计并实现了适用于信息物理数控系统的多类型任务低功耗和可靠性实时调度算法。此外,本论文在分析信息物理数控系统的实际任务调度需求的基础上,对物理组件和信息模型的数据融合以及清洗算法进行了研究。并通过实验验证了方法的可行性及有效性。并通过实验验证了方法的可行性及有效性。论文主要研究内容包含以下几个方面:第一,基于实时系统中零星任务调度需求,提出利用空闲时间动态调节零星任务算法。该算法根据零星任务随机到达时间的特点,将处理器速度调节推迟到任务到达那一刻,在任务执行完成后利用任务提前完成剩下的空余时间调节后续任务执行速度。并且考虑处理器通用模型,既考虑处理器的动态功耗又考虑处理器静态功耗。此外为了平衡数控系统偶发任务的动态功耗和静态功耗,在低功耗算法中采用动态电压调节技术和关键速度,同时结合动态电源管理技术,进一步减少系统功耗。研究发现,在关键速度和传统DVS调度策略之间存在一个平衡因子。为了更好降低实时系统的功耗,提出一种基于平衡因子的动态偶发任务低能耗调度算法LP-DSAFST。实验表明,新算法比目前已存在的DVSST和DSTLPSA算法相比节能效果更好。第二,基于信息物理数控系统中对功耗和可靠性的需求,通过优化空闲时间分配策略,实现在保证信息物理数控系统可靠性前提下最小化系统能耗。提出基于滑动窗口的低功耗调度算法LPRSW,LPRSW算法分为LPRSW-H算法和LPRSW-A算法,前者以最高速度恢复出错任务,后者恢复出错任务采用动态电压节技术调节后的速度。在此基础上,提出一种基于滑动窗口的低功耗与可靠性协同优化调度算法COSALPRSW,该算法通过分配全局共享空闲时间给备份任务代替给每一个任务都分配一个备份任务的方法,获得更多空闲时间用于降低系统功耗,同时利用空闲时间的能耗因子将空闲时间合理分配给后续任务,实现可靠性和低功耗之间协同优化。最后,通过算法的可调度性分析以及仿真实验对这两种调度算法的可行性及有效性进行了验证。第三,为了充分利用多核处理器的并行能力,同时在保证信息物理数控系统可靠性前提下实现系统低功耗。基于粗粒度任务级软件流水线技术。首先提出非依赖有向无环图算法将周期性依赖任务转换为基于重定时的一组独立任务,通过任务并发执行和动态电压调节技术降低系统能耗。其次在确保系统可靠性上,算法包括两个阶段:无错阶段和容错阶段。在无错阶段,一个任务的多个副本同时运行,采用投票的办法确定任务是否执行正确。当执行结果出现不一致时,任务进入容错模式。在容错模式下,剩余副本采用独占处理器模式以最高速度完成容错。实验测试显示,DPDAGA算法在实现信息物理数控系统可靠性前提下,可以降低系统能耗,相比已有算法不仅具有更高的可靠性而且能耗更低。第四,提出一种高性能开放式信息物理数控系统的平台框架。数控系统正在向开放架构转变,具有更好的灵活性,适应性,多功能性和可扩展性。现有的数控系统往往具有较高的功耗。通过使用国际标准和开放式软硬件开发一种新的开放式,高性能的OHP-CNC信息物理数控系统平台。使用OHP-CNC,可以将开放的CNC系统迁移到其他平台。基于MCU的多处理器之间的桥接互连结构,将支持动态电压调节的处理器可用于数控系统。实时系统API的封装允许CNC软件在不同的操作系统上执行,这使得设计的低功耗高可靠数控系统能够进行双向扩展。为了测试信息物理数控系统的平台框架性能,所提出一种低功耗调度算法对混合任务进行调度包括周期性和非周期性任务。算法分为两个阶段。首先,在每个处理器上计算空闲时间和利用率,并根据负载将任务分配给处理器。其次,由于节能与非周期性任务的响应时间之间存在竞争,采用调度服务器调度非周期性任务,以满足非周期任务的响应时间约束。最后,通过实验验证了所提出的信息物理数控系统平台的性能,不仅满足低功耗数控系统的实时要求,而且保证任务对响应时间的要求。第五,提出基于信息物理数控系统的低功耗数据清洗算法模型。信息物理数控系统通常使用无线传感器网络进行监测和控制。然而,无线传感器网络的数据由于电池电量限制和噪声等其他因素,采集的数据往往不准确不可靠。为了实现可靠准确的数据采集,同时保证传感器的低能耗和长寿命,提出了节能数据清洗算法。数据清洗算法首先在局部传感器中进行数据清洗。采用动态电压调节和动态电源管理,在不影响系统的性能前提下,在任务调度层级上降低传感器功耗。此外,在网络层面提出了一种用于汇聚节点通信的低功耗协议。基于以上技术,开发并实现了基于信息物理机床的健康监测系统。并进行了实验验证,证明所提出的算法有效性和科学性。
鲁家栋[7]（2018）在《内置式永磁同步电机无位置传感及复合容错控制关键技术研究》文中研究表明内置式永磁同步电动机具有效率高、过载能力强、结构简单、可靠性高等显着优点,因而获得了国内外学者的广泛关注和研究。在内置式永磁同步电机驱动系统中,位置传感器、电流传感器、逆变器作为连接控制器与电机的桥梁,具有十分重要的作用,而这些关键器件的损坏（或缺失）将会使驱动系统无法实现高性能、高效率的闭环控制,甚至会导致整个系统的“瘫痪”。为了解决上述问题,本文针对这些关键部件发生故障情况下的容错控制方法,以及不同类型部件同时发生故障时的复合容错控制方法进行了研究,并提出了相应的控制策略,使得驱动系统在复杂故障情况下的容错能力得到了提升。论文首先针对内置式永磁同步电机转子位置传感器故障情况下的无位置检测方法进行了研究,并针对不同的系统需求,提出了两种基于旋转高频电压信号注入法的检测策略。第一种算法通过对三相高频电流响应幅值的直接分析,实现了转子位置的检测,该方法具有检测速度快、计算量小等显着优点。第二种方法通过提取高频电流响应的正负序分量相角之差,实现了位置信息的估计,该方法尽管计算量略微有所增加,但是其具有更高的检测精度。随后,论文针对在三相六开关逆变器的电机驱动系统中,相电流传感器和位置传感器同时故障的情况进行了深入研究,并提出了相应的复合容错控制策略。提出的全新矢量合成策略,能够同时满足三相电流重构以及“最小相电流重构时间”的要求,不需要再进行额外的补偿。并且该矢量合成策略所能输出电压范围是一个恒定不变的区域,从而省去了在每个PWM周期中相应的计算过程。另外,利用本文提出的“α-β坐标系旋转变化法”,实现了在不同扇区中,矢量合成策略的统一化计算方法,从而极大地节省了微处理器的存储空间和计算量。论文针对内置式永磁同步电机驱动系统中,逆变器的单桥臂功率管开路故障和位置传感器故障同时发生时的情况进行了深入研究,提出了相应的复合容错控制策略。论文提出的针对三相四开关逆变器的非线性-非正交k-l坐标系及其矢量合成策略,仅仅需要通过简单的数学变换,就可以将任意输出电压矢量等效为两个基本电压矢量的矢量和,具有算法简单、计算量小的显着优点。紧接着,论文针对内置式永磁同步电机驱动系统中,逆变器的单桥臂功率管开路故障和位置传感器、相电流传感器故障同时发生时的情况进行了深入研究,并提出了相应的复合容错控制策略。相比拥有正常三相电流传感器的驱动系统,论文提出的控制策略,仅在“相电流重构死区”对输出矢量的合成方法做了一定的更改,而在更大范围的“相电流重构正常区域”没有进行更改,从而减少了针对相电流重构问题在矢量合成过程中的计算量,减轻了微处理器的负担。最后,论文针对相电流重构过程中存在的固有误差进行了详细分析,指出了造成这些误差的原因。为此本文提出了一种基于相电流“变化率”估计的补偿策略,利用有限个采样点处的电流值即可实现三相电流在整个“PWM周期内”平均值的估计。该补偿策略的提出,能够有效提升高频电流分量的采样精度,对于具有单电流传感器的无位置检测方法,具有重要的意义。
邓昌义,郭锐锋,段立明,王帅,杜少华[8]（2018）在《开放式数控系统的低能耗和可靠性调度算法》文中进行了进一步梳理为充分利用多核处理器的并行能力,同时在保证数控系统可靠性约束下实现系统低能耗。在任务级粗粒度软件流水线技术基础上,首先提出非依赖有向无环图算法将周期性依赖任务转换为基于重定时的一组独立任务,通过任务并发执行和动态电压调节技术降低系统能耗。其次,在保证系统可靠性方面,算法分为无错和容错两个阶段。在无错阶段,一个任务的多个副本同时执行,通过投票确定任务是否执行正确。当不一致时,任务进入容错模式。在容错模式下,剩余副本独占处理器以最高速度完成容错。实验结果表明,所提出的算法在保证数控系统可靠性前提下,可以降低系统能耗,相比已有算法不仅具有更高的可靠性而且能耗更低。
黄雄峰[9]（2015）在《网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究》文中研究指明网络化的控制系统已经成为现代控制系统的主要方式,其运行安全受到了广泛的关注。随着系统规模变大和复杂程度提高,设计缺陷和外部扰动引起的瞬时故障,已成为网络化控制系统运行安全的主要威胁。目前,针对网络化控制系统瞬时故障,尚没有系统化的有效控制方法。在此背景下,本文提出了以瞬时故障传播分析为基础的瞬时故障检测和恢复及安全控制方法,利用基于本体论的系统建模知识,建立以对象为中心的系统抽象层模型和以系统为中心的工作流模型,根据模型元素关系从两个方面进行瞬时故障传播分析,并依据传播影响及影响轨迹,建立层次化的多重故障检测和故障恢复策略,使得在瞬时故障传播影响的早期区域实现故障检测和恢复及安全控制,保障系统在瞬时故障影响下依然能满足安全控制需求。本文的主要内容概括如下：首先,总结了网络化控制系统瞬时故障致因及特性,分析了瞬时故障检测和恢复及安全控制的需求,指出了瞬时故障恢复及安全控制关键技术,并针对实现重难点进行了讨论,给出了基于系统监测环节、瞬时故障传播分析环节、瞬时故障检测环节、瞬时故障恢复策略制定环节和恢复策略执行环节构成的瞬时故障恢复及安全控制闭环控制框架和结构。然后,针对现有瞬时故障传播分析方法中传播分析模型无法全面表达系统知识的不足,在瞬时故障传播方式分析的基础上,提出了基于全面系统知识的瞬时故障传播分析方法。利用本体论建模知识,建立了系统FBS （Function, Behavior and Structure）模型和工作流任务模型,利用模型,从以对象为中心和以系统为中心的本体论角度,有效发掘了瞬时故障传播影响及影响轨迹,并基于AADL及其扩展实现了将两种模型统一表示的瞬时故障传播分析仿真平台,结合案例分析,验证了故障传播分析方法有效性,为系统化实现瞬时故障恢复及安全控制奠定了基础。接着,针对瞬时故障难以定位和枚举及其检测对传播影响依赖的特性,提出了基于传播分析的层次化故障检测方法。利用瞬时故障在网络化控制系统节点层和系统层的不同表现,设置层次化的故障检测,将瞬时故障限制在一定的影响区域实现检测,给出了节点级和系统级参数匹配及基于模型的瞬时故障检测流程,结合液体混合控制系统仿真模型进行了瞬时故障检测仿真验证,验证了基于传播分析的层次化故障检测方法的有效性。接下来,针对网络化控制系统瞬时故障恢复受系统资源约束的问题,提出了基于瞬时故障传播影响进行故障恢复点选择和故障恢复策略制定的瞬时故障恢复方法,并给出了多可用恢复策略的优化选择过程。根据瞬时故障传播影响轨迹,选择恢复点进行故障恢复；利用瞬时故障对控制和数据的影响,建立故障恢复策略库,并基于恢复策略库中的恢复手段,同时考虑恢复点选择的非唯一性,利用任务可调度性分析和恢复效果评估,给出了瞬时故障恢复策略的优化方法,结合简化的精确加工位置控制系统仿真模型进行了故障恢复方法的可行性和有效性验证。实践方面,针对隧道施工安全监控系统的安全需求,以瞬时故障恢复及安全控制为目标,对系统安全约束进行了分析,分析了系统中瞬时故障对系统安全的影响,并基于瞬时故障的传播影响进行了层级化故障检测和恢复设置,结合原型系统进行实验,结果表明,利用基于故障传播分析的瞬时故障恢复及安全控制方法进行故障控制设计,能有效提高系统安全性。最后,对全文进行总结,对本文存在的不足进行了阐述,并对网络化控制系统瞬时故障恢复及安全控制技术进行了展望。
周纯杰,黄雄峰,秦元庆,杨明月[10]（2011）在《网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究综述》文中研究表明鉴于瞬时故障是导致控制系统事故的主要故障形式,瞬时故障恢复是保证系统安全的重要手段,首先,介绍了当前通过主动冗余和基于系统模型分析进行瞬时故障恢复的方法;然后,综述这些技术在网络化控制系统的通信网络、网络节点、系统层面瞬时故障恢复和安全控制中的应用研究;最后,对网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制方法的发展趋势进行了展望.
二、数控系统瞬时故障容错技术研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、数控系统瞬时故障容错技术研究（论文提纲范文）
（1）面向信息物理系统的安全机制与关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外相关领域研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 信息物理系统的安全 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 信息物理系统的功能安全 |
| 2.2.1 安全生命周期与功能安全管理 |
| 2.2.2 功能安全评估 |
| 2.2.3 安全完整性等级与失效概率 |
| 2.2.4 安全完整性等级确定原理 |
| 2.2.5 平均失效时间、平均恢复时间、平均失效间隔时间 |
| 2.3 信息物理系统的信息安全 |
| 2.3.1 信息物理系统的信息安全定义 |
| 2.3.2 信息安全等级 |
| 2.4 功能安全与信息安全的关系 |
| 2.4.1 功能安全与信息安全的相同点 |
| 2.4.2 功能安全与信息安全的不同点 |
| 2.4.3 功能安全与信息安全的联系 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 信息物理系统的功能安全与信息安全综合评估与分析 |
| 3.1 信息物理系统的功能安全评估分析 |
| 3.1.1 功能安全指标及要素 |
| 3.1.2 信息物理系统硬件功能安全评估 |
| 3.2 信息物理系统的信息安全评估分析 |
| 3.2.1 信息物理系统的信息安全需求与目标 |
| 3.2.2 信息物理系统相关信息安全标准 |
| 3.2.3 基于攻击树的信息物理系统的信息安全风险分析方法 |
| 3.3 信息物理系统的功能安全与信息安全综合评估方法 |
| 3.3.1 基于失效模式、影响及诊断分析的信息物理数控装置失效概率分析 |
| 3.3.2 信息物理数控系统的硬件安全完整性评估方法 |
| 3.4 安全功能的SIL分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于容错控制技术的信息物理系统的功能安全保障 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于瞬时容错控制技术的信息物理系统功能安全保障 |
| 4.2.1 容错控制技术 |
| 4.2.2 基础层级的瞬时故障容错控制 |
| 4.2.3 集成层级的瞬时故障容错控制技术 |
| 4.3 基于符号有向图的信息物理系统故障溯源方法 |
| 4.3.1 基于SDG的故障溯源原理 |
| 4.3.2 基于SDG的故障溯源方法 |
| 4.3.3 测试与仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于区块链技术的信息物理系统安全防护机制 |
| 5.1 区块链技术 |
| 5.1.1 区块链的概念及结构 |
| 5.1.2 区块链的工作原理 |
| 5.2 基于区块链的信息物理系统功能安全与信息安全防护机制 |
| 5.2.1 基础层级的区块链设计 |
| 5.2.2 集成层级的区块链设计 |
| 5.3 基于区块链的智能产线安全技术 |
| 5.3.1 智能产线的安全问题描述 |
| 5.3.2 测试与仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于智能合约的信息物理系统软件设计方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 智能合约技术 |
| 6.3 基于功能安全的信息物理系统的软件设计方法 |
| 6.3.1 安全组件知识库的构建 |
| 6.3.2 基于智能合约的安全组件共享策略详细设计 |
| 6.3.3 基于智能合约的安全组件共享机制主要流程 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）嵌入式系统的低功耗与可靠性技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 嵌入式系统与工业化 |
| 1.2.2 嵌入式系统的低功耗需求 |
| 1.2.3 嵌入式系统的可靠性需求 |
| 1.3 嵌入式系统的主要结构 |
| 1.4 论文的研究内容 |
| 第2章 嵌入式系统理论 |
| 2.1 嵌入式系统的发展 |
| 2.2 嵌入式系统实时调度原理 |
| 2.3 面向嵌入式实时系统的低功耗技术原理 |
| 2.4 面向嵌入式系统的可靠性技术原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 周期任务模型的低功耗调度算法 |
| 3.1 相关研究 |
| 3.2 系统模型 |
| 3.2.1 任务模型 |
| 3.2.2 功耗模型 |
| 3.3 基于WCET比例空闲时间分配的周期任务低功耗调度算法 |
| 3.3.1 研究动机 |
| 3.3.2 LPABOWSA算法 |
| 3.3.3 LPABOWSA算法实例分析 |
| 3.3.4 实验与分析 |
| 3.4 基于平衡点的周期任务低功耗调度算法 |
| 3.4.1 研究动机 |
| 3.4.2 LPABOBF算法 |
| 3.4.3 实验与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 混合任务模型的低功耗与可靠性协同优化调度算法 |
| 4.1 相关研究 |
| 4.2 系统模型 |
| 4.2.1 任务模型 |
| 4.2.2 功耗模型 |
| 4.2.3 可靠性模型 |
| 4.2.4 常带宽服务器规则 |
| 4.3 RLPMABC算法 |
| 4.3.1 离线阶段 |
| 4.3.2 运行阶段 |
| 4.3.3 RLPMABC算法步骤 |
| 4.3.4 RLPMABC算法调度实例 |
| 4.4 实验与分析 |
| 4.4.1 能耗对比 |
| 4.4.2 平均出错率对比 |
| 4.4.3 能耗与非周期任务平均响应时间乘积对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于冗余多线程的轻量级软错误检测技术研究 |
| 5.1 相关研究 |
| 5.1.1 硬件中的软错误 |
| 5.1.2 基于RMT的软错误检测技术 |
| 5.2 研究动机 |
| 5.3 LEDRMT技术 |
| 5.3.1 复制域 |
| 5.3.2 内存操作指令 |
| 5.4 实验与验证 |
| 5.4.1 软错误注入 |
| 5.4.2 SDC覆盖率 |
| 5.4.3 性能开销 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于冗余多线程的软错误容错技术研究 |
| 6.1 相关研究 |
| 6.2 研究动机 |
| 6.3 FERNANDO特性 |
| 6.3.1 增强的错误检测 |
| 6.3.2 全面的错误恢复 |
| 6.3.3 不可恢复的错误 |
| 6.3.4 FERNANDO的实现细节 |
| 6.4 实验与验证 |
| 6.4.1 编译与环境 |
| 6.4.2 软错误注入 |
| 6.4.3 错误覆盖率 |
| 6.4.4 运行时间开销 |
| 6.5 结果讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结束语 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与科研成果 |
（3）具有容错功能多电平拓扑结构的有源电力滤波器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 谐波的危害 |
| 1.1.2 抑制谐波的方法 |
| 1.2 有源电力滤波器的研究现状 |
| 1.2.1 APF结构类型 |
| 1.2.2 谐波检测技术的研究 |
| 1.2.3 控制算法的研究 |
| 1.3 多电平换流器拓扑的研究现状 |
| 1.3.1 二极管箝位型多电平换流器 |
| 1.3.2 飞跨电容箝位型多电平换流器 |
| 1.3.3 级联H桥型多电平换流器 |
| 1.4 容错拓扑研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 多电平容错拓扑的工作原理及数学模型 |
| 2.1 多电平拓扑结构的演化 |
| 2.2 正常情况下改进多电平拓扑的工作原理 |
| 2.3 故障情况下改进多电平拓扑工作原理 |
| 2.4 换流器数学模型 |
| 2.5 与传统多电平拓扑的比较 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 多电平容错拓扑APF控制技术研究 |
| 3.1 谐波电流检测方法 |
| 3.2 电流跟踪控制策略及调制方法 |
| 3.2.1 比例谐振控制 |
| 3.2.2 正常与容错情况下调制方法 |
| 3.3 适用于电网不平衡情况下的APF |
| 3.3.1 电网不平衡下锁相环 |
| 3.3.2 电网不平衡下的控制策略 |
| 3.4 中点电位平衡的研究 |
| 3.4.1 基于硬件方式的中点电位平衡 |
| 3.4.2 基于软件方式的中点电位平衡 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多电平容错拓扑APF的系统仿真与验证 |
| 4.1 系统总体设计 |
| 4.2 谐波电流检测仿真模型 |
| 4.3 载波层叠调制仿真模型 |
| 4.4 均压控制仿真模型 |
| 4.5 锁相环仿真模型 |
| 4.6 仿真结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 多电平容错拓扑APF设计及实验研究 |
| 5.1 系统总体结构设计 |
| 5.2 主拓扑参数设计 |
| 5.2.1 并网电抗器参数设计 |
| 5.2.2 直流侧电容参数选择 |
| 5.3 硬件电路设计 |
| 5.3.1 电源电路设计 |
| 5.3.2 采样调理电路 |
| 5.3.3 光耦驱动电路 |
| 5.3.4 电流电压保护电路 |
| 5.3.5 电压基准电路 |
| 5.3.6 光纤通信电路 |
| 5.4 软件设计 |
| 5.4.1 DSP主程序设计 |
| 5.4.2 载波层叠技术FPGA的实现 |
| 5.4.3 光纤通信设计 |
| 5.4.4 A/D采样状态机设计 |
| 5.5 硬件实物图 |
| 5.6 实验结果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果 |
| 致谢 |
（4）双定子无铁芯永磁同步直线电机退磁故障识别分类研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与课题来源 |
| 1.2 永磁电机故障诊断研究概述 |
| 1.3 永磁电机退磁故障诊断国内外研究现状 |
| 1.3.1 永磁电机退磁故障诊断方法概述 |
| 1.3.2 永磁电机退磁故障识别分类国内外研究现状分析 |
| 1.4 论文的主要研究工作 |
| 1.4.1 论文主要研究内容与技术路线 |
| 1.4.2 内容结构安排 |
| 1.4.3 论文创新点 |
| 第二章 DSA-PMSLM退磁计算模型建立及故障预设 |
| 2.1 DSA-PMSLM拓扑结构介绍 |
| 2.2 基于等效磁化强度法的DSA-PMSLM解析分析 |
| 2.3 DSA-PMSLM有限元建模及退磁故障预设 |
| 2.3.1 DSA-PMSLM有限元建模 |
| 2.3.2 DSA-PMSLM退磁故障预设 |
| 2.4 退磁故障对DSA-PMSLM性能影响分析 |
| 2.4.1 退磁故障对DSA-PMSLM气隙磁场的分布影响分析 |
| 2.4.2 退磁故障对DSA-PMSLM空间谐波的影响分析 |
| 2.4.3 退磁故障对DSA-PMSLM推力性能的影响分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 永磁体退磁机理及热退磁模型实验研究 |
| 3.1 钕铁硼永磁体退磁机理研究 |
| 3.1.1 温度退磁机理 |
| 3.1.2 外磁场退磁机理 |
| 3.1.3 时效、化学、振动、制造缺陷退磁机理 |
| 3.2 永磁体热退磁实验平台搭建 |
| 3.3 基于极限学习机的永磁体热退磁模型建立 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 DSA-PMSLM退磁故障特征提取 |
| 4.1 DSA-PMSLM退磁故障信号对比选取研究 |
| 4.1.1 电场信号选取分析 |
| 4.1.2 振动信号选取分析 |
| 4.1.3 基于“气隙磁密三线”方法的磁场信号选取分析 |
| 4.2 基于希尔伯特黄变换的DSA-PMSLM退磁故障特征量提取研究 |
| 4.2.1 希尔伯特黄(HHT)理论分析 |
| 4.2.2 HHT提取DSA-PMSLM退磁故障特征仿真实验研究 |
| 4.3 基于连续小波变换的DSA-PMSLM退磁故障特征量提取研究 |
| 4.3.1 连续小波变换理论分析 |
| 4.3.2 CWT提取DSA-PMSLM退磁故障特征仿真实验研究 |
| 4.4 基于TT变换的DSA-PMSLM退磁故障特征量提取研究 |
| 4.4.1 TT变换理论分析 |
| 4.4.2 TT变换提取DSA-PMSLM退磁故障特征仿真实验研究 |
| 4.5 基于Teager-Hanning能量算子的DSA-PMSLM退磁故障特征量提取研究 |
| 4.5.1 连续复小波变换理论分析 |
| 4.5.2 基于复小波变换的故障信号包络线提取仿真实验研究 |
| 4.5.3 Teager-Hanning能量算子理论分析 |
| 4.5.4 基于Teager-Hanning能量算子的退磁故障特征提取仿真实验研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 DSA-PMSLM退磁故障识别分类研究 |
| 5.1 DSA-PMSLM退磁故障分类标签定义及样本库建立 |
| 5.2 基于特征加权k最近邻的DSA-PMSLM退磁故障识别分类研究 |
| 5.2.1 特征加权k最近邻分类器理论分析 |
| 5.2.2 基于FW-KNN的 DSA-PMSLM退磁故障分类结果分析 |
| 5.3 基于决策树的DSA-PMSLM退磁故障识别分类研究 |
| 5.3.1 决策树分类器理论分析 |
| 5.3.2 基于决策树的DSA-PMSLM退磁故障分类结果分析 |
| 5.4 基于随机森林的DSA-PMSLM退磁故障识别分类研究 |
| 5.4.1 随机森林分类器理论分析 |
| 5.4.2 基于随机森林的DSA-PMSLM退磁故障分类结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 实验验证 |
| 6.1 DSA-PMSLM退磁样机制作 |
| 6.2 DSA-PMSLM退磁实验平台搭建 |
| 6.3 实验验证及结果分析 |
| 6.3.1 三线磁密故障信号测量实验验证 |
| 6.3.2 Teager-Hanning能量算子提取磁密信号故障特征实验验证 |
| 6.3.3 RF识别分类故障实验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（5）基于滑动窗口的低能耗高可靠调度算法（论文提纲范文）
| 0引言 |
| 1系统模型与功耗模型 |
| 1.1实时任务模型 |
| 1.2功耗模型 |
| 1.3可靠性模型 |
| 1.4问题定义 |
| 2低能耗与可靠性优化调度算法 |
| 2.1动态滑动窗口调度任务机制 |
| 2.2多任务下的共享空闲时间分配 |
| 3实验结果与分析 |
| 3.1空闲时间对系统可靠性的影响 |
| 3.2空闲时间对能耗的影响 |
| 3.3系统可靠性对能耗的影响 |
| 4结束语 |
（6）信息物理数控系统的低功耗实时调度算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 智能制造与两化融合 |
| 1.2.2 信息物理数控系统的开放性需求 |
| 1.2.3 信息物理数控系统的低功耗实时调度需求 |
| 1.2.4 信息物理数控系统的可靠性协同需求 |
| 1.2.5 信息物理数控系统的低功耗数据清洗需求 |
| 1.3 信息物理数控系统的总体结构设计 |
| 1.4 论文的研究内容 |
| 第2章 信息物理数控系统与实时调度理论 |
| 2.1 从机床1.0到4. |
| 2.2 信息物理数控系统 |
| 2.3 面向信息物理数控系统的低功耗实时调度算法 |
| 2.4 面向信息物理数控系统的可靠性与容错技术 |
| 2.5 信息物理数控系统中多核处理器的低功耗调度算法 |
| 2.6 信息物理数控系统的低功耗数据清洗算法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 信息物理数控系统的低功耗调度算法 |
| 3.1 相关研究 |
| 3.2 引入关键速度的LA-EDF-CRITICAL算法 |
| 3.2.1 任务模型 |
| 3.2.2 一种引入关键速度的LA-EDF-CRITICAL算法 |
| 3.2.3 实验与分析 |
| 3.3 面向硬实时系统零星任务低功耗调度算法 |
| 3.3.1 任务模型 |
| 3.3.2 研究动机 |
| 3.3.3 DVSSTSTA算法 |
| 3.3.4 实验与分析 |
| 3.4 基于平衡因子的动态偶发任务低功耗调度算法 |
| 3.4.1 任务模型 |
| 3.4.2 研究动机 |
| 3.4.3 平衡因子算法 |
| 3.4.4 动态偶发任务低能耗调度算法 |
| 3.4.5 动态能耗对比实例 |
| 3.4.6 LP-DSAFST算法可调度性分析 |
| 3.4.7 实验与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 面向信息物理数控系统的可靠性协同优化调度算法 |
| 4.1 相关研究 |
| 4.2 基于滑动窗口的低功耗高可靠调度算法 |
| 4.2.1 系统模型与能耗模型 |
| 4.2.2 问题定义 |
| 4.2.3 低能耗与可靠性优化调度COSALPRSW算法 |
| 4.2.4 数控机床实验结果与分析 |
| 4.3 开放式信息物理数控系统的低功耗和可靠性协同优化算法 |
| 4.3.1 任务模型与能耗模型 |
| 4.3.2 低能耗与可靠性协同优化调度算法 |
| 4.3.3 能耗与可靠性实例分析 |
| 4.3.4 实验与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 信息物理数控系统的多核处理器低功耗调度算法 |
| 5.1 相关研究 |
| 5.2 信息物理数控系统硬件平台 |
| 5.2.1 关键模块 |
| 5.2.2 OHP-CNC硬件平台 |
| 5.2.3 OHP-CNC软件平台 |
| 5.3 多核处理器低功耗调度算法 |
| 5.3.1 混合任务系统调度模型 |
| 5.3.2 EARTAMT算法 |
| 5.4 实例分析 |
| 5.5 实验与分析 |
| 5.5.1 总利用率 |
| 5.5.2 非周期任务负载 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 信息物理数控系统的低功耗数据清洗算法 |
| 6.1 相关研究 |
| 6.2 信息物理数控系统信息模型 |
| 6.2.1 系统调度模型 |
| 6.2.2 能耗模型 |
| 6.2.3 弹性空间模型 |
| 6.3 低功耗数据清洗算法 |
| 6.3.1 数据交换标准：MTConnect |
| 6.3.2 网内节能数据清洗算法 |
| 6.3.3 汇聚节点通信的低功耗协议 |
| 6.4 实例分析 |
| 6.5 实验与分析 |
| 6.5.1 数据清洗实验 |
| 6.5.2 HMS-CPMTS的能耗实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结束语 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与科研成果 |
（7）内置式永磁同步电机无位置传感及复合容错控制关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 无位置传感器控制技术 |
| 1.2.2 相电流重构技术 |
| 1.2.3 逆变器故障及三相四开关控制策略 |
| 1.2.4 多部件故障的复合容错控制关键技术 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 内置式永磁同步电机初始位置检测方法 |
| 2.1 常用的内置式永磁同步电机初始定位方法 |
| 2.1.1 凸极电机和隐极电机 |
| 2.1.2 “预定位”方法 |
| 2.1.3 脉冲电压信号注入法 |
| 2.1.4 旋转高频信号注入法 |
| 2.2 内置式永磁同步电机高频数学模型 |
| 2.3 基于高频电流幅值的初始位置检测方法 |
| 2.3.1 初始位置估计方法 |
| 2.3.2 波形幅值提取算法 |
| 2.3.3 转子NS极性辨别 |
| 2.4 基于高频电流正负序分量相角差的初始位置检测方法 |
| 2.4.1 高精度初始位置估计方法 |
| 2.4.2 正负序分量相角提取算法 |
| 2.5 实验验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于单电流传感器的IPMSM无位置传感器检测方法 |
| 3.1 基于母线电流传感器的相电流重构原理 |
| 3.2 基于母线电流传感器的三相电流解耦重构策略 |
| 3.2.1 三相电流的解耦重构方法 |
| 3.2.2 基于三相电流解耦重构的新型矢量合成策略 |
| 3.2.3 “α-β坐标系旋转变化法”在三相电流解耦重构策略中的应用 |
| 3.2.4 基于三相电流解耦重构的PWM合成及母线电流采样策略 |
| 3.3 基于单电流传感器的无位置传感控制策略实施方案 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 相电流重构策略验证 |
| 3.4.2 基于相电流重构技术的无位置传感器检测验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于三相四开关逆变器的IPMSM无位置传感器检测方法 |
| 4.1 三相四开关逆变器拓扑结构 |
| 4.1.1 逆变器开关管开路故障对有效矢量及输出范围的影响 |
| 4.1.2 三相四开关逆变器拓扑结构 |
| 4.2 三相四开关逆变器基本电压矢量及输出矢量合成策略 |
| 4.2.1 三相四开关逆变器基本电压矢量及扇区划分 |
| 4.2.2 三相四开关逆变器k-l坐标系及矢量合成策略 |
| 4.3 三相四开关逆变器零电压矢量及PWM合成策略 |
| 4.3.1 三相四开关逆变器“零电压矢量”问题及合成策略 |
| 4.3.2 三相四开关逆变器PWM合成策略及输出相电压波形 |
| 4.4 基于三相四开关逆变器的IPMSM无位置传感器检测方法 |
| 4.4.1 高频旋转电压注入方法 |
| 4.4.2 控制系统框图及无位置检测方案 |
| 4.5 仿真及实验验证 |
| 4.5.1 仿真验证 |
| 4.5.2 实验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于单电流传感器的三相四开关IPMSM无位置传感器检测方法 |
| 5.1 基于单电流传感器的三相四开关逆变器拓扑 |
| 5.1.1 单电流传感器检测相电流解决思路 |
| 5.1.2 电路拓扑及电流流向分析 |
| 5.2 三相四开关逆变器相电流重构技术 |
| 5.2.1 相电流重构死区分析 |
| 5.2.2 新型矢量合成策略 |
| 5.3 基于相电流重构技术的三相四开关“等效零矢量”合成策略 |
| 5.3.1 采用两个基本电压矢量合成“等效零矢量”的方法及缺点分析 |
| 5.3.2 针对相电流重构技术的“等效零矢量”合成方法 |
| 5.4 PWM合成策略及电流采样在微处理器中的实现方法 |
| 5.4.1 PWM合成策略及电流采样点设置方法 |
| 5.4.2 PWM及电流采样在微处理器中的实现 |
| 5.5 仿真及实验验证 |
| 5.5.1 仿真验证 |
| 5.5.2 实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于单电流传感器的相电流重构误差分析及补偿策略 |
| 6.1 相电流重构误差现象及问题的引出 |
| 6.2 “相电流重构固有误差”产生原因的分析 |
| 6.2.1 非解耦相电流重构策略误差分析 |
| 6.2.2 瞬时采样代替平均电流导致的相电流重构误差分析 |
| 6.3 “相电流重构固有误差”补偿思路 |
| 6.3.1 内置式永磁同步电机相电流在不同开关状态下的“变化率” |
| 6.3.2 相电流重构误差补偿思路 |
| 6.3.3 补偿方案的推广方法 |
| 6.4 仿真及实验验证 |
| 6.4.1 “相电流重构固有误差”验证 |
| 6.4.2 “相电流重构固有误差”补偿思路验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论及展望 |
| 7.1 论文主要研究工作 |
| 7.2 论文不足与后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（8）开放式数控系统的低能耗和可靠性调度算法（论文提纲范文）
| 0引言 |
| 1系统模型与能耗模型 |
| 1.1实时任务模型 |
| 1.2能耗模型和可靠性模型 |
| 2低能耗与可靠性协同优化调度算法 |
| 2.1非依赖有向无环图算法 |
| 2.2低能耗与可靠性协同优化调度算法 |
| 3能耗与可靠性实例分析 |
| 3.1能耗实例分析 |
| 3.2可靠性实例分析 |
| 3.3任务集的可调度性分析 |
| 4实验结果与分析 |
| 4.1能耗和可靠性分析 |
| 4.2处理器个数对能耗和可靠性的影响 |
| 5结束语 |
（9）网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号（缩写）含义表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 2 网络化控制系统瞬时故障特征及瞬时故障恢复的总体控制框架 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 网络化控制系统瞬时故障的特征 |
| 2.3 网络化控制系统瞬时故障恢复及安全控制总体框架 |
| 2.4 网络化控制系统瞬时故障恢复及安全控制实现若干关键技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 网络化控制系统瞬时故障的传播分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 瞬时故障传播方式 |
| 3.3 系统知识及网络化控制系统模型表示 |
| 3.4 基于本体论的瞬时故障传播分析 |
| 3.5 应用案例 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 网络化控制系统瞬时故障的检测理论与方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 网络化控制系统瞬时故障的检测需求 |
| 4.3 基于FBS模型的层次化故障检测 |
| 4.4 网络化控制系统中层次化检测实现 |
| 4.5 仿真及结果分析 |
| 4.6 本章总结 |
| 5 网络化控制系统瞬时故障恢复方法及策略优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于FPA的瞬时故障恢复 |
| 5.3 瞬时故障恢复策略优化 |
| 5.4 仿真及结果分析 |
| 5.5 本章总结 |
| 6 基于传感器网络的隧道施工安全监控系统瞬时故障恢复及安全控制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 隧道施工无线监控系统及其瞬时故障安全控制需求 |
| 6.3 隧道施工无线监控系统瞬时故障传播分析 |
| 6.4 隧道施工无线监控系统中瞬时故障检测及恢复设置 |
| 6.5 隧道施工无线监控系统瞬时故障恢复及安全控制效果分析 |
| 6.6 本章总结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文工作的主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的成果目录 |
| 附录2 发表的学术论文与博士学位论文的关系 |
（10）网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究综述（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 瞬时故故障恢复和安全控制方法 |
| 2.1 主主动冗余 |
| 2.1.1 硬件冗冗余 |
| 2.1.2 软件件冗余 |
| 2.1.3 时时间冗余 |
| 2.2 基基于模型的故障控制 |
| 3 NCS瞬瞬时故障恢复和安全控制 |
| 3.1 网网络节点瞬时故障恢复和安全控制 |
| 3.2 通信信网络瞬时故障恢复和安全控制 |
| 3.3 系统统瞬时故障恢复和安全控制 |
| 4 NCS瞬时故障障恢复研究展望 |
| 5 结论 |
四、数控系统瞬时故障容错技术研究（论文参考文献）
- [1]面向信息物理系统的安全机制与关键技术研究[D]. 谷艾. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2021
- [2]嵌入式系统的低功耗与可靠性技术研究[D]. 吴昊天. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2021(09)
- [3]具有容错功能多电平拓扑结构的有源电力滤波器的研究[D]. 程喆. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [4]双定子无铁芯永磁同步直线电机退磁故障识别分类研究[D]. 宋俊材. 安徽大学, 2020(07)
- [5]基于滑动窗口的低能耗高可靠调度算法[J]. 邓昌义,郭锐锋,吴昊天,彭阿珍,杜少华,盖荣丽. 计算机集成制造系统, 2018(10)
- [6]信息物理数控系统的低功耗实时调度算法研究[D]. 邓昌义. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2018(12)
- [7]内置式永磁同步电机无位置传感及复合容错控制关键技术研究[D]. 鲁家栋. 西北工业大学, 2018(02)
- [8]开放式数控系统的低能耗和可靠性调度算法[J]. 邓昌义,郭锐锋,段立明,王帅,杜少华. 计算机集成制造系统, 2018(06)
- [9]网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究[D]. 黄雄峰. 华中科技大学, 2015(07)
- [10]网络化控制系统瞬时故障恢复和安全控制研究综述[J]. 周纯杰,黄雄峰,秦元庆,杨明月. 控制与决策, 2011(10)