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星载摆臂控制系统瞬时故障软件容错技术研究

作　者: 廖政
导　师: 周纯杰
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 星载控制系统红外光谱仪瞬时故障软件容错故障注入
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

红外光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,可用来得到大气精细成分。随着全球变暖等气候环境的变化导致人类生存条件的逐渐恶化,红外光谱仪的研究也显示出其越来越重要的作用。摆臂控制系统作为傅里叶变换红外光谱仪的核心运动部分,是实现红外干涉、系统采样从而精确获得光谱图的关键。然而,由于星载控制系统处于复杂的空间环境之中,随时可能受到高能粒子和射线等的辐射,从而导致控制系统失效并可能造成灾难性的后果,因此,开发具有容错能力的星载控制系统非常必要。本文对红外光谱仪摆臂控制系统进行了软件容错设计,并通过软件故障注入试验验证了相关容错手段的有效性。本文首先对星载环境下瞬时故障的软件容错技术进行了综述,对星载环境下瞬时故障的软件容错技术、基于故障注入的软件容错验证技术展开详细的分类介绍。其次,针对摆臂控制系统对于瞬时故障的容错要求,结合星载瞬时故障造成的系统错误可分为数据错误和控制流错误,对其进行了软件容错设计。并通过设计软件故障注入试验,对涉及到的典型容错方法进行了容错验证。试验结果表明,进行了容错设计的软件系统能对注入的故障实现容错,而未进行容错设计的软件系统则对注入的故障无能为力。最后,本文设计并实现了一种用于摆臂控制系统容错验证的试验平台,它采用Visual C++设计实现,提供友好的人机交互界面,与下位机配合形成一个完整的试验平台。该平台不仅可以配合进行软件故障注入,还可以实现对控制系统的实时监控,使系统调试更加直观与方便。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题的来源、目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 论文的组织结构  13-15
2 星载环境下瞬时故障软件容错技术  15-24
  2.1 星载环境下瞬时故障及其影响  15-18
  2.2 软件容错技术  18-21
  2.3 基于故障注入的软件容错验证技术  21-24
3 红外光谱仪摆臂控制系统  24-29
  3.1 红外光谱仪系统的结构及设计原理  24-26
  3.2 摆臂控制系统硬件平台  26-29
4 摆臂控制系统瞬时故障软件容错设计  29-40
  4.1 摆臂控制系统对瞬时故障容错要求  29-30
  4.2 摆臂控制系统软件容错总体结构框架  30-32
  4.3 摆臂控制系统软件容错设计  32-40
5 摆臂控制系统容错验证及其结果分析  40-53
  5.1 摆臂控制系统容错验证试验平台  40-46
  5.2 试验结果及分析  46-53
6 工作总结及展望  53-55
  6.1 工作总结  53-54
  6.2 前景展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-61
附录1 攻读学位期间发表论文  61

星载摆臂控制系统瞬时故障软件容错技术研究

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