【摘要】：提高系統(tǒng)可靠性和安全性主要有兩種技術(shù)：一種是避錯技術(shù)、一種是容錯技術(shù)。避錯技術(shù)通過質(zhì)量控制、環(huán)境防護及提高元件集成度等措施避免將故障引入系統(tǒng),以達到增加系統(tǒng)可靠性和安全性的目的。然而再好的避錯技術(shù)也不能完全防止故障的發(fā)生。容錯技術(shù)以資源冗余為前提,通過采用故障限制、故障屏蔽或者重組的方法,使得系統(tǒng)即使在存在故障的情況下,仍能產(chǎn)生可靠安全的輸出。 在采用容錯技術(shù)的計算機控制系統(tǒng)中,使用較多的有雙機比較結(jié)構(gòu)、雙機熱備結(jié)構(gòu)和三模表決冗余結(jié)構(gòu)。近年來,在一些安全關(guān)鍵系統(tǒng)中,開始使用一種非表決的四模冗余結(jié)構(gòu)——“二乘二取二冗余”(D2V2R:Double 2-Vote-2 Redundancy)結(jié)構(gòu)。論文研究了這種冗余結(jié)構(gòu)的工作原理和控制策略,并從可靠度、可用度和安全度角度對其性能進行了分析。論文還提出一種新的非表決四模冗余結(jié)構(gòu)——雙模冗余-比較”(C-DDMR:Comparison of Double Dual-Module Redundancy)結(jié)構(gòu),并將其性能與雙機熱備結(jié)構(gòu)、三模表決冗余結(jié)構(gòu)和“二乘二取二冗余”結(jié)構(gòu)進行了對比。 計算機控制系統(tǒng)中,除了直接數(shù)字控制系統(tǒng)外,集散式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的處理單元都通過網(wǎng)絡相連。這些系統(tǒng)的可靠性不僅與控制單元的可靠性有關(guān),還與控制單元間鏈路的可靠性及網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)。論文重點研究了多跳控制網(wǎng)絡可靠度和可用度的計算方法以及部件重要度的分析方法。 論文的主要研究貢獻歸納如下： (1)針對“二乘二取二”冗余結(jié)構(gòu)的工作特點,提出了一種新的控制策略。現(xiàn)有的控制策略均假定子系統(tǒng)中有一個模塊出現(xiàn)故障時,子系統(tǒng)將停止工作。采用這種工作策略可以保證系統(tǒng)有較高的安全性。如果子系統(tǒng)中在一個模塊出現(xiàn)可測故障時,子系統(tǒng)不停機,則任意子系統(tǒng)中只要有一個模塊正常,系統(tǒng)就可能繼續(xù)正常工作。采用這種策略,則在故障檢測覆蓋度較大的情況下,可以以較小的安全度換取較大的可靠度。 (2)提出了一種新的冗余結(jié)構(gòu)——“雙模冗余—比較”結(jié)構(gòu)模型。和“二乘二取二”冗余結(jié)構(gòu)一樣,該結(jié)構(gòu)也是由兩個子系統(tǒng)組成,所不同的是子系統(tǒng)內(nèi)部是雙機熱備結(jié)構(gòu),子系統(tǒng)間是比較結(jié)構(gòu)。針對“雙模冗余—比較”結(jié)構(gòu),給出了兩種控制策略,研究了兩種策略下的性能。 (3)利用馬爾可大過程對“雙模冗余—比較”結(jié)構(gòu)和“二乘二取二”冗余結(jié)構(gòu)的性能進行了對比研究,討論了各自的適用范圍,即在模塊故障檢測覆蓋率較大且修復率較小時適合使用“雙模冗余—比較”結(jié)構(gòu)；在模塊故障檢測覆蓋率較小且修復率較大時適合使用“二乘二取二”冗余結(jié)構(gòu)；其他情況下,兩種結(jié)構(gòu)的性能相差不大。 (4)提出了一種計算節(jié)點不完全可靠情況下t時刻控制網(wǎng)絡k-端可靠度或可用度的方法。該方法的基本思想是先將圖的邊定義為控制網(wǎng)絡的鏈路及其端點,再通過對圖的鄰接矩陣進行遞歸分解,從而得到t時刻不相交的邊變量k-端路集。在此基礎上,使用條件概率對邊變量k-端路集的概率進行求解以得到控制網(wǎng)絡k-端可靠度或k-端可用度。該方法不僅可用于分析節(jié)點和鏈路不可靠的情形,還可用于分析節(jié)點和節(jié)點問存在多條鏈路的情況。另外,在對鄰接矩陣進行變換運算時,以矩陣元素而不是以邊作為變換的對象,可大大減少矩陣運算次數(shù)。 (5)提出了一種基于圖的路集完備集分析控制網(wǎng)絡部件重要度的方法。介紹了圖的路集完備集的概念,研究了路集完備集的性質(zhì)及求法,給出了通過圖的路集完備集計算結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度和關(guān)鍵重要度的過程和步驟。該方法可同時對這三種重要度指標進行快速分析。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TP302.8

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李海勇;;工業(yè)自動化儀表在發(fā)酵工業(yè)中的應用[J];自動化儀表;1982年03期

2 羅紹基;;連續(xù)酸洗線帶鋼對中控制系統(tǒng)的實驗研究[J];自動化儀表;1985年02期

3 伍振忠,孫和祥;略論全國文獻資源等級結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)[J];圖書館界;1987年04期

4 楊志忠;;微機變溫控制系統(tǒng)在墻體熱工性能測試中的應用[J];科技通報;1987年05期

5 王遠隆;;控制系統(tǒng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];計算機仿真;1987年02期

6 謝向暉;;巨型機和大型機維護控制系統(tǒng)的一種設計方法[J];計算機研究與發(fā)展;1990年10期

7 李從信,周立佩,楊克遠;集散式控制系統(tǒng)實時性與可靠性的研究[J];大慶石油學院學報;1991年03期

8 王素云;;M84A—002在裝袋稱重中的應用[J];化工自動化及儀表;1991年01期

9 劉英杰;任眷西;;一種微機配料混合自動控制系統(tǒng)[J];自動化學報;1991年04期

10 應松;熊瑞文;熊海文;張洪明;曹金海;;2MA6945型刀片磨床微機控制系統(tǒng)及監(jiān)控軟件的研究[J];制造業(yè)自動化;1991年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 蔣良健;;攀鋼冷軋1號鍍鋅線光整機控制系統(tǒng)[A];全國冶金自動化信息網(wǎng)2010年年會論文集[C];2010年

2 武海平;;連續(xù)式酸洗機組自動控制系統(tǒng)淺析[A];冶金軋制過程自動化技術(shù)交流會論文集[C];2005年

3 杜美明;;PLC控制系統(tǒng)中急停的應用[A];第十一屆全國自動化應用技術(shù)學術(shù)交流會論文集[C];2006年

4 梁庚;白焰;;基于FF現(xiàn)場總線技術(shù)的鏈條鍋爐自動控制系統(tǒng)[A];2007'中國儀器儀表與測控技術(shù)交流大會論文集（二）[C];2007年

5 田利鋒;張桂蕓;付仙寶;;SIMADYN D在邯鋼連軋廠換輥系統(tǒng)中的應用[A];2011年河北省冶金信息化自動化年會論文集[C];2011年

6 周方艮;;梅山高爐富氧鼓風控制系統(tǒng)簡析[A];全國冶金自動化信息網(wǎng)2010年年會論文集[C];2010年

7 郭曉陽;段振剛;廉小親;張勇;;基于施耐德PLC的機場負壓隔離檢疫室自動控制系統(tǒng)[A];第六屆全國信息獲取與處理學術(shù)會議論文集（3）[C];2008年

8 郝廣春;李錦龍;劉巖;左衛(wèi)劍;;DCS控制系統(tǒng)信號干擾的分析及處理[A];2010年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學術(shù)年會文集（下）[C];2009年

9 聞新;劉志言;胡恒章;周露;;傳感器故障檢測的閾值選取原則[A];1995中國控制與決策學術(shù)年會論文集[C];1995年

10 陳倫銘;;狀態(tài)變換新結(jié)果[A];1996中國控制與決策學術(shù)年會論文集[C];1996年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 劉璇;國家電網(wǎng)公司多項措施控制系統(tǒng)工資增長[N];中國審計報;2006年

2 劉航 摘譯;新型冷卻控制系統(tǒng)“助力”多相鋼生產(chǎn)[N];中國冶金報;2006年

3 唐黎明;陶瓷電加熱元件控制系統(tǒng)[N];電子報;2007年

4 顧學松邋潘劍凱;“冗余”技術(shù)讓中控游刃有余[N];光明日報;2007年

5 ;體育場館投光燈與控制系統(tǒng) STADIUM FLOODLIGHT[N];中華建筑報;2007年

6 宏杰;國產(chǎn)控制系統(tǒng)用于千萬噸級煉油裝置[N];中國石化報;2009年

7 本報通訊員 王鵬 楊春芳 本報記者 譚國倫;汽車裝備領(lǐng)域創(chuàng)新的探索者王志儉[N];廊坊日報;2006年

8 午言;德維森TCS控制系統(tǒng)通過專家評審[N];中國石化報;2000年

9 友師;空客公司研究重量轉(zhuǎn)移控制系統(tǒng)[N];中國航空報;2009年

10 陳冀渝;施釉裝置的釉定量供給控制系統(tǒng)[N];廣東建設報;2007年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 倪有源;汽車用爪極發(fā)電機的分析與研究[D];合肥工業(yè)大學;2006年

2 甘永;水下機器人運動控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

3 徐惠宇;微細電解加工系統(tǒng)及其相關(guān)工藝的研究[D];南京航空航天大學;2005年

4 張生芳;復雜曲面天線罩電厚度精密測量技術(shù)研究[D];大連理工大學;2008年

5 張本宏;控制系統(tǒng)中多模冗余與網(wǎng)絡可靠性研究[D];合肥工業(yè)大學;2010年

6 劉沖;核電站反應堆棒控棒位控制系統(tǒng)數(shù)字化軟硬件設計及其可靠性研究[D];南華大學;2010年

7 曹晰;開放型嵌入式旋轉(zhuǎn)機械自動平衡控制系統(tǒng)的研究[D];北京化工大學;2009年

8 管志敏;自抗擾控制技術(shù)在大型火電機組控制系統(tǒng)中的應用研究[D];華北電力大學（北京）;2010年

9 郭立東;艦載激光武器穩(wěn)定平臺控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

10 賈廷綱;有限網(wǎng)絡傳輸模式下控制系統(tǒng)的綜合方法研究[D];華東理工大學;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 劉萍先;控制系統(tǒng)網(wǎng)絡虛擬實驗室研究、設計與實現(xiàn)[D];浙江工業(yè)大學;2004年

2 李占凱;計算機監(jiān)控技術(shù)在紙機傳動控制系統(tǒng)中的應用[D];河北工業(yè)大學;2004年

3 馮興強;光電經(jīng)緯儀的快速捕獲與穩(wěn)定跟蹤控制系統(tǒng)[D];電子科技大學;2004年

4 龍潯;高速線材活套控制系統(tǒng)的研究及應用[D];東北大學;2005年

5 鄭杰;基于DSP的嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)控制技術(shù)的研究[D];合肥工業(yè)大學;2006年

6 宋孫浩;基于視覺的AGV控制系統(tǒng)的研究[D];昆明理工大學;2006年

7 史孝文;基于DSP的直流伺服電機控制系統(tǒng)研究開發(fā)[D];昆明理工大學;2005年

8 白雪峰;掩護式支架姿態(tài)監(jiān)測與控制的研究[D];太原理工大學;2006年

9 譚丞;柴油機非線性模型的研究[D];遼寧工學院;2007年

10 劉雷;基于英飛凌XC167CI單片機的永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的研制[D];北京交通大學;2007年

本文編號：2756098