一类随机时延网络控制系统的随机容错设计

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一类随机时延网络控制系统的鲁棒容错控制

ＣＯＭＰＵＴＩＮＧＳＥＣＵＲＩＴＹＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ
一
计算机安全技术
类随机时延网络控制系统的鲁棒容错控制
池云
（辽宁行政学院，沈阳１１０１６１）
摘要：针对一类随机时延网络控制系统，引入网络节点有效阀值的思想，并基于Ｔ＿ｓ模糊模型的概念，建立了具有随机时延和通信约束的网络控制系统模型，提出了一种网络控制系统鲁棒容错控制策略。基于线性矩阵不等式
ｌｉｎｅａｒｍａｔｒｉｘｉｎｅｑｕａｌｉｔｉｅｓｏｆｆｅａｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｇｉｖｅｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｈｅｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆ
１引言
网络控制系统（ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ，ＮＣＳ）集计算
前者，线性系统故障诊断与容错控制技术已经比较成熟，适用于工作点非线性化程度不高且工作点不多的情况．对于后
ＣＨＩＹｕｎ
（ＬｉａｏｎｉｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＡｄｍｉｎｉｓ￣ａｉｔｏｎ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６１，Ｃｈｉｎａ）

容错控制系统

容错控制系统培训2011年8月3.1 容错控制系统3.1.1 容错控制概述容错原是计算机系统设计技术中的一个概念，指当系统在遭受到内部环节的局部故障或失效后，仍然可以继续正常运行的特性。

将此概念引入到控制系统中，产生了容错控制的概念。

容错技术是指系统对故障的容忍技术，也就是指处于工作状态的系统中一个或多个关键部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证系统维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。

如果在执行器、传感器、元部件或分系统发生故障时，闭环控制系统仍然是稳定的，仍具有完成基本功能的能力，并仍然具有较理想的动态特性，就称此闭环控制系统为容错控制系统。

3.1.2 容错控制分类根据不同的产品和客户需求，容错控制系统分类方式有多种，重点介绍两种：⏹按设计分类：被动容错控制、主动容错控制；⏹按实现分类：硬件容错、功能容错和软件容错。

3.1.2.1按设计分类的容错控制1 被动容错控制介绍被动容错控制是设计适当固定结构的控制器，该控制器除了考虑正常工作状态的参数值以外，还要考虑在故障情况下的参数值。

被动容错控制是在故障发生前和发生后使用同样的控制策略，不进行调节。

被动容错控制包括：同时镇定，完整性控制，鲁棒性容错控制，即可靠控制等几种类型。

2 主动容错控制介绍主动容错控制是在故障发生后需要重新调整控制器参数，也可能改变控制器结构。

主动容错控制包括：控制器重构，基于自适应控制的主动容错控制，智能容错控制器设计的方法。

3.1.2.2按实现分类的容错控制1 硬件容错技术容错控制系统中通常采用的余度技术，主要涉及硬件方面，是指对计算机、传感器和执行机构进行硬件备份，如图3所示。

在系统的一个或多个关键部件失效时，通过监控系统检测及监控隔离故障元件，并采用完全相同的备用元件来替代它们以维持系统的性能不变或略有降级(但在允许范围之内)。

硬件冗余技术虽然可以提高系统的可靠性，但增加了系统的备用部件，提高了控制系统的成本，也增加了元件故障的概率。

控制系统的故障诊断与容错控制技术

控制系统的故障诊断与容错控制技术故障诊断与容错控制技术在控制系统领域有着重要的应用。

控制系统是用于监测、控制和调节工业过程的设备和系统。

然而，由于各种原因，控制系统可能会出现故障，导致系统性能下降甚至完全失效。

因此，故障诊断与容错控制技术成为确保控制系统可靠性和鲁棒性的重要手段。

一、故障诊断技术故障诊断技术是通过对系统的状态进行监测和分析，识别出系统存在的故障并确定其位置和原因的过程。

常见的故障诊断技术包括模型基于故障诊断方法、专家系统、神经网络、模糊逻辑等。

1. 模型基于故障诊断方法模型基于故障诊断方法是利用数学模型描述系统的动态行为，通过与实际测量值进行比较，检测和诊断系统故障。

该方法的优点是能够提供准确的故障诊断结果，但需要精确建立系统的动态模型。

2. 专家系统专家系统是模拟人类专家决策能力和知识的计算机系统。

基于专家系统的故障诊断方法通过将专家知识和规则嵌入系统中，实现对系统故障的自动诊断。

该方法不依赖系统的动态模型，具有较强的实用性。

3. 神经网络神经网络是一种模拟人脑神经元网络的计算模型。

基于神经网络的故障诊断方法利用网络的学习和泛化能力，通过对系统传感器数据的分析，实现对系统故障的自动诊断。

该方法适用于系统故障模式较复杂的情况。

4. 模糊逻辑模糊逻辑是一种扩展了传统逻辑的数学工具，用于描述不确定和模糊的情况。

基于模糊逻辑的故障诊断方法将模糊集合理论应用于故障诊断过程，通过对模糊规则的推理和模糊匹配，实现对系统故障的判断和诊断。

二、容错控制技术容错控制技术是指在控制系统出现故障时，通过改变系统结构或控制策略，使系统仍能维持一定的性能和稳定性。

常见的容错控制技术包括冗余设计、重构控制和适应性控制等。

1. 冗余设计冗余设计是指在系统中引入冗余元件或冗余部件，在故障发生时通过自动或人工切换，实现对故障元件或部件的容错。

冗余设计可以提高系统的可靠性和鲁棒性，但也会增加系统成本和复杂性。

2. 重构控制重构控制是指在系统出现故障时，实时地调整控制策略或参数，使系统继续满足性能要求。

网络控制系统的鲁棒H∞容错控制器设计

定，且具有范数界．
Ｈ中图分类号：Ｔ２３Ｐ７文献标识码：Ａ文章编号：１０００（０８增刊（Ⅱ）０８－５０１— ５５２０）－１５０
ＲｏｕｔＨｆｕｔｔｌｒｎｏｔｏｌｒｄｓｇｏｅｗｏｋｄｃｎｒｌｓｓｅｂｓａｌ－ｏｅａｔｃｎｒｌｅｉｎｆｒｎｔｒｅｏｔｏｙｔｍｅ
ｃｎｏｐｌｍｅｔｒｔｉｅｒｚｔｎａｇｒｔｍ．Ｆｉａｌｏｅｃｍｅｎａｙｌｎａｉａｉｌｏｉｉｏｈｎｌｙ，ｔｅｎｍｅｉａｘａｐｅａｄｉｕａｉｎａｅｈｕｒｃｌｅｍｌｎｓｍｌｔｏｓｈｖ
ＡｓａｔＴｅｐｏｌｏｂｔｃ：ｈｒｂｅｆＨｆｕｔｏｅａｔｏｔｌｒｅｉｎｏｅｗｒｅｏｔｌｓｓｍｓ（Ｓｒｍａｌｔｌｒｎｎｒｌｓｆｔｏｋｄｃｎｒｙｔ — ｃｏｅｄｇｎｏｅＮＣ）
ｈｓｂｅｔｄｅａｅｎｓｕｉｄ．ＢａｅｎａＮＣＳｍｏｅｔｈｅｅｆｃｓｏｅａｎａａｐａｋｅｒｐｔｉｏｖｄ，ｓｄｏｄｌｗｉｔｆｅｔｆｄｌｙａｄｄｔｃｔｄｏｏｕｎｖｌｅｈ
ａｍｏｅｐａｔａｎｅｒｌｃｓｃｕｔａｌｒｓｉｏｉｅｅｒｒｃｉｌａｄｇｎｅａａｅｏｆａｔａｏｒｆｉｕｅｓｃｎｓｄｒｄ．Ｂｙｉｔｏｕｉｅｉｔｇａｎ — ｃｎｄｃｎｇｔｎｅｒｌｉｅｒｈｑａｉｙ，ｔｅｏｕｓｓａｌｙｃｎｉｉｎｒｂａｎｄｂａｅｏａｕｖＫｒａｏｋｉｆｎｔｎｌｕｌｔｈｒｂｔＨｔｂｉｔｏｄｔｏｓａｅｏｔｉｅｓｄｎＬｙｐｎｏｓｓｖｓｉｕｃｉａｉｏ

一类不确定网络化控制系统的H_∞鲁棒完整性设计

Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｒｂｅｏｏｕｔＨ。ａｌｔｌｒｎｏｔｏｎａｃａｓｏｅｗｏｋｄｃｎｒｌｓｓｅｔｅｐｏｌｍｆｒｂｓ。ｆｕｔｏｅａｔｃｎｒｌｉｌｓｆｎｔｒｅｏｔｏｙｔｍｓｗｉ－ｈ
ＬＩＷｅ，ＪＡＮＧｎ－ｉｎＨＡＮＧｉｎｑａｉＩＤｏｇｎａ，ＺＪａ－ｕｎ，ＷＮＡＧａ－ｕｎＸｉｏｇａｇ
（ｏｌｅｏｌｅｆｎｆｒｔｎＥｉｎｅｉｇａｚｏｉ．ｆｃ．，ａｚｏ７０５，ＣｉａＣｌｇｆｅｔ￣ｌｄＩｏｍａｉ￣ｉｅｒｎ，ＬｎｈｕＵｎｖｏｈＬｎｈｕ３００ｈｎ）ｅＥｉａｎｏｇＴｅ
ｉｈａｅｏａｌｉｔｃｕｔｒｒｔａｓｕｅｓｎｔｅｃｓｆｆｕｔｎｉａｔａｏｓｏｒｎｄｃｒ．Ｂｅｉｅ，ｔｅｄｓｇｐｒａｈｏａｌｔｌｒｎｏｔｏｌｒｓｓｄｓｈｅｉｎａｐｏｃｆｆｕｔｏｅａｔｃｎｒｌ — ｅ
中图分类号：Ｔ２３Ｐ７文献标识码：Ａ
ＲｏｕｔＨ。ｏｐｌｔｎｓｅｉｎｆｒａｃａｓｏｎｃｒａｎｂｓ。ｃｍｅｅｅｓｄｓｇｏｌｓｆｕｅｔｉ
ｎｅｗｏｋｅｏｔｏｙｔｍｓｔｒｄｃｎｒｌｓｓｅ
ｗａｏｖｎｅｔｙｏｔｉｅｙｍｅｎｆｏｕｉｎｏｉｅｒｍａｒｘｉｅｕｌｙｓｔＦｎｌｓｃｎｅｉｎｌｂａｎｄｂａｓｏｌｔｆｌａｔｉｎｑａｉｅ．ｉａｌｓｏｎｔｙ，ｔｅｆａｉｉｔｎｈｅｓｂｌｙａｄｉｅｆｃｉｅｅｓｏｈｓｍｅｈｄｗｅｅｖｒｆｄｗｉｈａｌｓｒｔｖｉｕａｉｎｆｅｔｎｓｆｔｉｔｏｒｅｉｅｔｎｉｕｔａｉｅｓｍｌｔｏ．ｖｉｌ

网络系统中的容错设计

JOURNA L OF CHANG SHA UNIVERSITY OF E L E C TRIC POWER (NATUR A L S CIE NCE )2 0 03 年 1 1 月N ov. 2 0 0 3网络系统中的容错设计唐贵帄 , 朱树人 , 孔凡志 , 陈新全( 长沙理工大学计算机与通信工程学院 ,湖南长沙 410077)摘要 :较全面地分析了网络系统中的容错设计的问题 ,提出了一系列有效提高系统容错能力的硬件措施与软件措施.关键词 :容错 ;网络 ;硬件 ;软件中图分类号 :TP 393. 02 文献标识码 :B文章编号 :100627140 (2003) 0420026204Fa u lt 2tolerance Design in N et work SystemT AN G G ui 2ping , ZHU Shu 2ren , K ON G Fan 2zhi , CHE N Xin 2quan( C ollege of C omputer and C ommunication Engineeri ng ,Changsha Univ. of Sci . & Tech. ,Changsha 410077 ,China )Abstract :The fault 2tolerance design in netw ork system is analyz ed thoroughly ,and a series of efficient m easures for prom oting the fault 2tolerance ability in hardware and software are presented. K ey w or d s :fault 2tolerance ; n etw ork ; h ardware ; s oftware随着计算机网络系统集成的迅速发展 ,是否具有高可靠性是判定一个系统完善与否的重要指标 , 而容错技术则是提高系统可靠性的关键. 系统容错的基本原则是当网络中出现不希望事件 (部件故障) 时 ,网络能迅速恢复正常工作 , 即依靠系统冗余部件 ,去屏蔽已发生的故障对系统的影响 ,它往往需要增加软、硬件的开销 . 而系统的容错设计则是指在系统的设计过程中采用一定的容错技术以保证系统具有抵御可能发生故障的能力.为了实现容错 ,一般都要用外加资源的方法来实现 ,主要方法有硬件冗余、时间冗余、信息冗余和软件冗余.要实现一个容错信息处理系统 ,必须根据系统特性和所确定的可靠性指标、成本因素选择适当的冗余方式. 各种硬件冗余适合于各个级别 ,所用级别越低 ,可靠性越高 ,但冗余量增加 ,附加成分又降低了系统可靠度 ,增加了成本. 总之 ,冗余要消耗资源 , 在满足所需可靠性的前提下 ,应尽量减少资源的消耗 ,在可靠性与资源消耗之间权衡利弊 ,决定取舍.收稿日期 :2001209210作者简介 :唐贵帄 (19682) ,男 ,四川大竹人 ,长沙理工大学计算机与通信工程学院副教授 ,硕士 ,主要从事计算机应用的研究.27第 18 卷第 4 期唐贵帄等 :网络系统中的容错设计3) 网络适配卡.1 硬件的容错设计根据在网络系统中的位置 ,按网络连接、服务器目前 ,不少网卡支持自动冗余连接和出错冗余 , 具有高可用性 ,常用的有 E N 系列和 3C 系列. 在关键的服务器、工作站可安装多块网卡 ,将它们连入集线器或交换机的不同的口上 ,最好是连入不同的集线器或交换机上. 这样 ,即使一块网卡发生了故障 , 部件仍能正常工作.端、工作站端和电源系统四个方面进行硬件容错设计分析.1. 1 网络连接网络连接设备主要包括网卡、通信电缆、集线器、交换机和路由器等. 网络连接设备通常采用的容错办法 :一是选择本身具有一些容错功能的设备 ;二是在系统设计时 ,采用备用设备不仅要考虑设备本身的容错效果 ,而且要特别注重所有网络设备连接起来的整体效果.4)路由器.在广域网的规划设计中 ,路由器的选择与设置对网络的可靠性影响很大 ,也是容错设计要考虑的问题.路由器应具有 Passive 板和双帄衡负载电源供应特性. Passive 板意味这所有可能发生的故障都发生在可拔插卡上 ,这也消除了路由器上大多数可能预见的故障. 路由器应该支持在线 B oot 能力 , 并支持智能层次化的 B oot 路径. B oot 信息应该存放在网络中的几个不同的地方 ,如局域网服务器或更远的一个服务器中 . 1. 2 服务器在网络系统中服务器往往处于中心地位 ,服务器的容错性能影响着整个系统数据完整性和可恢复性 . 建议采用专用服务器 , 而不采用普通微机服务器 ,这是因为专用服务器通过使用高可靠度元件、冗余元件、多处理器等办法增加了容错性. 尽管专用服务器有一定的容错性 ,可能还满足不了不停机等容错要求 ,因此需要通过不同的方法把若干台服务器组合成高容错性的服务器系统.1)网络拓扑结构.虽然常用的网络方案有许多种 ,如 E thernet 、千兆 E thernet 和 FDDI 等 ,但是其拓扑结构不外乎总线型、星型和环型等. 不同的网络拓扑结构、网络方案 , 其容错能力 (或方式) 存在很大不同. 总线型中总线是 LAN 中通信的唯一通道 ,一旦任何一个与连网设备相连的 T 型头或任何两个连网设备之间的连线损坏或松开 ,将会引起整个网络的通信工作瘫痪. 星型网中连网设备都与集线器或交换机相连 ,当任何一条连接出问题时 ,只影响其所连接的一个设备 ,其它连网设备仍能正常工作 ,因而其可靠性较总线型高 . 但如果集线器或交换机出故障 ,也将引起一组设备甚至整个网络的通信中止. 环型网采用了双环反向拓扑结构 ,实现了主、次环的故障容错 ,当环路出现断裂、掉电和失效时 ,自动从故障处断开 ,在两端重新形成新的环路 ,从而具有故障自修复的能力.环型网容错性能较高 ,常用做主干网来连接局域网或用于连接速度要求高的关键设备. 星型网主要用于分级的主从式网络 .1)硬盘存储系统容错.单台服务器组成的网络系统上最为关心的是硬盘数据保护 ,所以服务器上硬盘存储系统的容错方案至关重要.①硬盘镜像 . 硬盘镜像技术是在一个硬盘控制器上连接两个规格相同的物理硬盘 ,一个为主盘 ,另一个为镜像盘 . 系统运行时 ,同时对两份硬盘的对应位置写入相同信息 ,从而达到信息冗余. 硬盘镜像技术用硬件或软件均可实现. 硬件实现是在服务器上采用磁盘镜像卡或阵列卡 ,象 C om paq 采用的 Sm art 卡 , HP 中的 Array 卡 . 软件实现是由网络操作系统或系统工具软件来提供 ,例如 NetWare 的 Install 模块中 Disk Opti on 下的 Mirror 选项即提供此功能.②硬盘双工 . 硬盘双工技术比镜像技术提供更高一级的数据保护措施 ,是硬盘控制器和硬盘驱动器都采用双份 ,同一组数据同时写到两个硬盘上 ,若2)网络布线 .在布线系统中 ,通信电缆的问题往往是整个网络上最难查到的问题. 通信电缆主要有粗同轴电缆、细同轴电缆、双绞线和光纤 . 双绞线因经济合理、容错性能适中近年来广泛使用 ,特别是在用户端 ,双绞线更是成为首选产品. 由于电信信号在电缆上传播会有衰减 ,因此为保证网络的可靠性 ,物理层协议中的 MAC 协议定时特性规定了网端的长度以及通过中继器可连接的网端数.在布线方法上 ,为了保证重要的网络主干和避免重复施工 , 可通过增加电缆冗余 , 铺设双线或多线 ,这样备用线随时可替换已损坏的线缆 .28 长沙电力学院学报自然科学版)( 2003 年2 月其中一个硬盘或硬盘控制器发生故障,则备份硬盘和硬盘控制器继续工作,以保证数据不丢失.信息并安全退出网络. 为降低电源本身发生故障(如电源线脱落、电路中断等) 时造成的影响,在一些关键应用部门应采用冗余电源的设计.2)服务器备份容错.可使用多服务器来提高网络系统的容错能力. 如NetWare 三级系统容错, 它要求两台服务器的型号配置一样,备用服务器内存和磁盘的内容与主服务器同步,此时备用服务器没有其它任务,只有当主服务器发生故障时,备用服务器才立即自动接管其工作. 根据备份服务器的工作状态可分为:①冷备份. 所谓冷备份,是指配置型号完全一致的多台服务器,一台为工作服务器,它带有硬盘镜像或硬盘双工,其余称为备份服务器(不带硬盘) ,帄时不工作. 一旦工作服务器的硬盘系统有故障,则由前面讨论的方法解决,而若其它硬件部件发生故障,可立即将工作服务器硬盘系统拆下,迅速插入备份服务器,则备份服务器即可变为工作服务器.②热备份. 所谓热备份是指配置完全相同的多台服务器,在各自的扩展槽中插入同步镜像卡,并用同轴电缆或光纤将两卡连接. 一个服务器作主服务器,其余作备份服务器,它们同步工作. 一旦主服务器发生故障,备份服务器可在不关机的情况下几秒钟内完全接管主服务器的工作,即所谓热切换.2 软件的容错设计早期软件较少考虑容错,这与当时单机(或小局域网) 环境对软件容错要求较低有关. 随着网络系统越连越大,特别是不停机系统的逐步增多,软件容错要求越来越高.容错软件结构有如下两种: ①N 版本程序设计技术; ②恢复块技术. N 版本程序设计技术即是通过不同的编程人员来独立编制完成相同任务的软件, 它借鉴了硬件的表决模块的思想; 恢复块技术来源于硬件的待机储备结构,恢复块由主程序和若干侯选程序以及验收测试程序组成,一个块即是一个执行完整功能的程序段,一个块执行完后进行验收测试,若未通过,则执行其侯选版本.容错软件设计采用的常用技巧有: ①数据传输的检错纠错编码; ②对重要数据进行程序复核; ③程序卷问; ④指令冗余; ⑤程序出错的自动捕获.在使用上述容错设计方法开发软件的同时,尚需对市场上流行的网络操作系统、数据库系统、网管软件采用的容错设计技术进行分析,以供选用.2. 1 网络操作系统网络操作系统大部分都包括如下容错措施: UPS 电源监控保护、冗余表、写后读校验、磁盘镜像、磁盘通道镜像、磁盘双工、热修复、分割搜索读盘和事物跟踪等.常用的网络操作系统有如下几种:3)群集技术.群集即是数台服务器组成一个大型服务器系统,共同实现网络数据的控制,使得客户与群集系统相互作用时,就象使用一个巨型服务器.在这样的群集系统中,每台服务器承担各自的任务,因而服务器的个数与工作效率成比例增长,构成群集的目的基本上是为了提高系统容错性能,而不是为了增加系统容量. 因为群集系统能做到当某台服务器出现故障时,其他服务器自动、迅速地接管其工作.1. 3 工作站工作站的容错要求相对服务器来说要低得多,却又不能完全忽视. 对于某些重要的应用站点,一是要考虑备用工作站,一般是多个站点配一台备用工作站;二是选用元件可靠性高的机器用作工作站;三是对有硬盘的工作站安装硬盘还原卡.1. 4 电源系统服务器与工作站一般应采用UPS 电源供电,当发生突然断电时,UPS 可直接供电,避免网络立即停止运行; 同时利用网络的UPS 监控功能, 还可向正在运行的工作站发出警告信息,通知各工作站目前服务器正由UPS 供电,使用户在服务器关机前保存1)NetWare ,20 世纪80 年代几乎是局域网的代名词,90 年代逐渐失去主导地位. NetWare 不支持群集技术,但它仍是中小型局域网络操作系统的好选择.2)Windows NT ,是一种发展较快的网络操作系统, 广泛用于中小型网络. Windows NT 支持群集技术和操作系统的紧急修复.3)Unix 是历史最悠久的网络操作系统,是大中型网络的首选网络操作系统. Unix 支持群集技术,支持的服务器数量较Windows NT 多, 而且技术成熟.4) Linux 是符合POSIX 标准的,具有全部Unix 特征的操作系统. Linux 因出现较晚而应用较少,但已成为极具竞争力的网络操作系统.29第 18 卷第 4 期唐贵帄等 :网络系统中的容错设计5)Windows 2000 有 Server 和 Advanced Server 网管软件 (包括具有网管能力的设备) 对于系统的故障预防、缩短故障的时间、提高系统的运行可靠性具有实质的作用 .一个良好的网管软件 ,一方面必须随时了解网络的状态及其变化情况 ,捕获网络中的故障 ,分析故障的类型、原因以及故障源并报告给管理者 ,从而达到提高系统的运行可靠性的目的 ; 另一方面网管软件本身应具有容错的能力 ,如果管理软件自身条件不够可靠 ,那么整个系统的容错及可靠性就无从谈起 .另外 ,由于网络中心是整个网络的核心 ,因此对于高容错能力的系统 (如银行网络系统) 可采用冗余网络中心的方法 ,将每个用户同时连到两个网络中心上 ,以达到提高网络系统的容错能力.两种网络版本 ,是基于 Windows NT 发展起来的功能强大、安全可靠的全新网络操作系统. 2. 2 数据库系统Microsoft SQL Server 为中型数据库 ,是一种高性价比的数据库管理系统 ,它也正向大型数据库发展 . 它具有较高的容错能力 ,包括联机备份、联机维护、自动恢复、磁盘镜像 , 以及配置避错型服务器的能力 .称得上大型数据库的有 Oracle , Informix , S ybase 等 ,它们采用多服务器和多线索技术 ,支持共享磁盘的群集来提高系统的容错性. Oracle 针对实例有自动实例恢复和介质恢复两种恢复能力 , 并且 Oracle 能比较充分地发挥群集技术的优势 ,在系统中做到任务均衡 , Sybase 则做不到任务均衡. Informix 具有动态优化、备份/ 恢复、表重组、软件镜像等容错能力 .近来 ,C A 公司也加入了大型数据库的竞争行列 ,其数据库 J asmine 是第一个纯面向对象数据库 , 它是专为 Internet 连网而开发的 ,可称得上网络数据库和多媒体数据库. 2. 3 网管软件由于网管软件直接决定了网络管理的能力 ,而网络管理的一项重要任务为故障管理 ,其主要负责故障的检测、隔离和纠正 ,它从很大程度上决定了网络系统的技术性能和运行可靠性 ,因此 ,选择合适的3 结论要使网络系统具有良好的容错能力 ,涉及的因素很多 ,所以在进行系统集成时 ,一定要综合考虑各种因素对系统容错的影响 ,尽可能寻找和实施容错能力最好的设计方案. 参考文献 :1 2 胡存生. N ovell 网络组网指南M. 北京 :人民邮电出版社 ,1998 . 蔡皖东. Windows N T 组网技术 M . 西安 : 西安电子科技大学出版社 ,1998 .胡道元. 信息网络系统集成技术 M . 北京 : 清华大学出版社 ,1996 .3。

一类短时延网络化控制系统的故障检测与容错控制

ｓｆｉｉｎｏｄｔｎｆｒａｙｐｏｉｔｂｌｆｈｅｓｒａｌｒ．ｅｒｓａｃｌｏｕｅｂｅｅｓｅｕｃｅｔｎｉｏｓｍｔｔｓａｉｔｏｅｓｎｏｉｅＴｈｅｅｒｈａｓｓｄｏｓｒｒｓｔｍｃｉｏｃｉｙｔｆｕｖｙ
）
（）１
【（＝（（）ｙｔｇｆ））
其中：（ ∈Ｒ为系统状态，（６Ｒ为系统输入，（ ∈Ｒ为系统输出，（ ∈Ｒ为待检故障，厂・、ｘ，）ｖｔ）ｆ）ｆ）（）ｇ・（为定义在致密集上的非线性连续函数。）
Ｉ（）ｃ（）七＝七
其中：＝Ｐ，＝Ｐ，（＝４）
、

Ｐ
出，（通过数学变换可以表示为（：Ｄ（巨，））ｊ）
巨为常矩阵，【１足（）（）Ｉ记．数０】Ｔ＜，为，满
则系统的全局模型为：
ａｄｉｕｐｔｅｒｒｔｅｅｔｔｅｆｕｔｏｈｙｔｍ．ｉｌｔｎｉｓｄｔｅｆｅｖｌｉｆｔｅｎｔｏｔｕｒｏｏｄｔｃａｌｆｔｅｓｓｅＳｍｕａｉＳｕｅｏｖｒｙｔａｉｔｏｈｓｈｏｉｈｄｙ
将式（）２离散化，考虑系统中存在的网络诱导时延因素，可以得到网络化控制系统的离散的模型：
Ｒ：（ｉＭ：Ｎ … （）ｓＴＥ／ｚ七ｓＡＤ，ｉＭＦＩ）ＨＮ
＋）七＋一（）（）（）＝４（）（）七＋）（（）３
ｏｅｓｓｅｍｏｅｔｎｅｔｉａａｔｒ，ｎｈｎａｆｚｙｓａｅｏｓｒｅｓｄｓｇｅ．ｅｆｔｙｔｍｄｌｈｕｃｒｎｐｒｍｅｅｓａｄｔｅｕｚｔｔｂｅｖｒｗａｅｉｎｄＡｓｔｈｗｉａｈｓｎｏａｌｒｙｏｃＬｆｕｔｏｅａｔｏｔｏｅｒｓｓｄａｄｆｚｙｃｎｒｌｒａｄｆｚｙｏｓｒｅｅｓｒｆｉｅｍａｅｕａｌｔｌｒｎｎｒｌｈｏｙｗａｅｎｚｏｔｏｌｎｚｂｅｖｒｕ－ｃｔｕｕｅｕＣ — ｅｉｔｏｓｗｅｅａｐｉｄｏｔｅｅｅｔａＩｔｅｅｐｏｅｔａｅｓｓｅｃｎｓｉｉｔｉＯｄｓｇｍｅｈｄｒｐｌ．Ｔｈｆｃ．ｌｈｓｒｖｈｔｔｙｔｍａｔｌｍａｎａｎａｎｅｈｌ

一类短时延网络控制系统的容错控制器设计

一
颊短畴延纲络控制系统的容错控制器彀
郭彩霞，吴慎山
（河南邻乾大擎物理舆信息工程擎院，新绑４３０５０７）
摘
要：针封短畸延情况，本文利用容错的思想建立了ＳＳＳｎｌＩｐｔｉｇｅＯｕｐｔ纲络控制系ＩＯ（ｉｇｅｎｕｎｌ— ｔｕ） — Ｓ
Ｊｆ＝Ｃ（，）ｘｆ（）
（（曰ｆ，ｆ “ （＋
（１）
其中， ∈Ｒ表示系统的状憋；Ｕ∈Ｒ，Ｙ∈Ｒｐ分别表示系统的输入和输出；、、Ｃ是逋富维敷的ＡＢ常系敷矩陴。封于短畴延的纲络控制系统，由于控制器的工作模式属畴同驱勤，必须彀置敷掳缓衡匾柬存放接收到的敷攘，耆采檬畴刻到柬畴，控制器利用已到
１．引言
２ＮＣＳ建模．在封ＳＳ的纲络控制系统的模型造行分析和ＩＯ毅之前，首先做如下假定：
Hale Waihona Puke 纲络控制系统是采取共享通信纲络在傅感器、控制器以及孰行器等钸黠同傅翰信息，因此纲络控制系统中各分布式筛黠故障、信息街撞、或傅翰路径和通信惴菇的不可靠性等均能尊致敷撩包的丢失或者损壤。徒系统信息的傅翰柬看，敷撩包的丢失相富于信息傅翰通道暂畴被断阴，使得系统的结耩和参敷骚生较大的燮化。鞍之纲络控制系统的诱尊畴延同题的研究，纲络控制系统的罩包傅翰、多包傅翰以及敷摅包的丢失同题的分析和研究成果较少。已有的研究中，ＺＡＧ卜ＪＨＮ［利用具有速率约ｚ束的异步勤憋系统的方法，建立了具有敷摅包丢失
维普资讯
Ｆｂ２０，ｏｍｅ４Ｎ．Ｓｒｌｏ２）通韶和算摊ｅ．０７Ｖｌ，ｏ２（ｅｉ．ｕａＮ７

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Ｓｅｐ．２０１３
一
类随机时延网络控制系统的随机容错设计
周霞ｈ，钟守铭，康卫，胡业刚ｈ
６１１７３１）
（１．阜阳师范学院ａ．数学与计算科学学院，ｂ．信息工程学院，安徽阜阳２３６０３７；
ＦｕｙａｎｇＴｅａｃｈｅｒｓｃｏｌｌｅｇｅ，ＦｕｙａｎｇＡｎｈｕｉ２３６０３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｆｏＭａｔｈｅａｔｍｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｃｅｎａｒｔｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏＣｈｉｎａ，ＣｈｅｎｇｄｕＳｉｃｈｕａｎ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ）
ｆａｉｌｕｒｅａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｆａｉｌｕｒｅｗｅｒｅｍｏｄｅｌｅｄａｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＢｅｒｎｏｕＵｉｒａｎｄｏｍｓｅｑｕｅｎｃｅ．ａｎｄｒａｎｄｏｍｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙｗａｓｍｏｄｅｌｅｄａｓＭａｒｋ－
ｏｖｉａｎ．ＴｈｅｎｅｔｗｏｒｋｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＭａｒｋｏｖｉａｎｒａｎｄｏｍｔｉｍｅ — ｄｅｌａｙｗａｓｌｓａｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔｏｃｈｓｔａｉｃｆａｕｌｔ — ｔｏｌｅｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｉｔｗｈｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｓｅｎｓｏｒｆａｉｌｕｒｅ，ａｃｔｕａｔｏｒｆａｉｌｕｒｅ，ｏｒｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｂｏｔｈｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｎｖｅｓ —
第３０卷第３期
２０１３年０９月
阜阳师范学院学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｙａｎｇＴｅａｃｈｅｒｓＣｏＨｅｇｅ（ＮａｔｕｒｌａＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｖ０１．３Ｏ．Ｎｏ．３
２．电子科技大学数学科学学 Nhomakorabea，四川成都
摘
要：针对网络化控制系统的传感器失效及执行器失效和网络时延均具有随机性这一现象，将传感器和执行器的
故障建模为相互独立的Ｂｅｎｏｒｕｌｌｉ随机序列，时延建模为Ｍａｒｋｏｖｉａｎ，建立了具有Ｍａｒｋｏｖｉａｎ跳变随机时延的网络化控制系统，并研究了该系统存在传感器失效、执行器失效以及二者同时失效的随机容错控制问题。通过构造增广的状态向量，以ＬＭＩｓ
的方式给出了系统随机稳定容错控制器的设计方法。
关键词：Ｍａｒｋｏｖｉａｎ；随机时延；网络控制系统；随机稳定；随机容错控制器设计
中图分类号：ＴＰ１３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４－４３２９（２０１３）０３－００１－０４
Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｆａｕｌｔ．ｔｏｌｅｒａｎｔｄｅｓｉｇｎｆ０ｒａｃｌａｓｓｏｆｎｅｔｗｏｒｋｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｒａｎｄｏｍｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ
ＺＨＯＵＸｉａｈ
，
ＺＨＯＮＧＳｈｏｕｍｉｎｇ，ＫＡＮＧＷｅｉ，ＨＵＹｅ．ｇａｎｇ
（１ａ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｄｎＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１ｂ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒａｎｄｏｍｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｓｅｎｓｏｒｆａｉｌｕｒｅ，ａｃｔｕａｔｏｒｆａｉｌｕｒｅａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｅｄｔｉｍｅ — ｄｅｌａｙ，ｒｎｄａｏｍｓｅｎｓｏｒ