计算机应用系统的故障诊断与可靠性技术基础PDF电子书下载

第二版前言 1

第一版前言 1

第1章 可靠性与可靠性技术概论 1

1.1可靠性技术研究的必要性 2

1.2可靠性技术研究的范畴 3

1.2.1避错技术 3

1.2.2容错技术 4

1.2.3可测性设计 5

1.2.4失败安全设计 6

1.3可靠性研究的四层次结构模型 7

1.4故障与故障模型 9

1.4.1故障分类 9

1.4.2故障模型 11

1.5表征系统可靠性的参数指标 16

1.5.1可靠性与可靠度（Reliability） 16

1.5.2可维性与可维度（Maintainability） 17

1.5.3可用性与可用度（Availability） 18

1.5.4安全性与安全度（Safety） 19

1.5.5保能性与保能度（Performability） 19

1.5.6可测性与可测度（Testability） 19

1.5.7简化可靠性参数 20

1.6简单系统的可靠性分析计算 21

1.6.1串联系统 21

1.6.2并联系统 21

1.6.3串并联系统 22

1.6.4并串联系统 23

习题一 23

第2章 避错技术之电磁兼容设计 25

2.1电磁兼容概述 26

2.1.1电磁兼容与电磁兼容性 26

2.1.2与电磁兼容有关的常用术语 26

2.1.3电磁干扰形成三要素与电磁干扰效应 29

2.1.4电磁兼容的实施 30

2.2电磁兼容设计的主要内容与基本参数 31

2.2.1系统内电磁兼容设计 31

2.2.2系统间电磁干扰控制 31

2.2.3电磁兼容设计的基本参数 32

2.3电磁兼容设计要点 33

2.3.1抑制干扰源的设计要点 33

2.3.2抑制干扰耦合的设计要点 33

2.3.3敏感设备的设计要点 34

2.3.4搭接的设计要点 34

2.3.5接地的设计要点 34

2.3.6屏蔽设计要点 35

2.4屏蔽技术 36

2.4.1屏蔽与屏蔽分类 36

2.4.2电屏蔽原理 36

2.4.3磁屏蔽原理 39

2.4.4电磁屏蔽原理 41

2.4.5几种实用屏蔽技术 42

2.5滤波技术 47

2.5.1滤波器的特性与分类 47

2.5.2 EMI滤波器的特点 49

2.5.3 EMI滤波器的特殊组件 50

2.5.4滤波器的选择与使用 51

2.5.5几种实用滤波方法 54

2.6接地与搭接技术 55

2.6.1搭接与接地概念 56

2.6.2接地线类型 56

2.6.3安全接地 56

2.6.4信号接地 58

2.6.5接地设计 61

2.6.6地环路干扰及抑制 63

2.6.7搭接技术 67

习题二 69

第3章 避错技术之热兼容设计 70

3.1概述 71

3.2防热设计 71

3.2.1防热设计的基本原理 71

3.2.2防热设计的基本原则和主要内容 72

3.3统计信号处理方法 77

3.3.1减小阻尼降低热噪声强度 77

3.3.2引入滤波器实现信号复原 79

3.4温度补偿 82

3.4.1温度补偿基本原理 82

3.4.2硬件温度补偿 82

3.4.3软件温度补偿 87

习题三 93

第4章 可靠性编码技术 94

4.1检错纠错码概述 95

4.1.1检错纠错编码原理 95

4.1.2关于编码技术的几个基本概念 97

4.1.3码距与检错、纠错能力的关系 97

4.2常用可靠性编码 98

4.2.1奇偶校验码 98

4.2.2循环码（循环冗余码，CRC） 105

4.2.3汉明码 110

4.2.4算术码 115

4.2.5校验和码 120

4.2.6 n中取m码（m/n码） 121

4.2.7伯格码 123

4.3可靠性编码的码制选择 125

习题四 126

第5章 故障自检测与自诊断技术 128

5.1故障自检测与自诊断概述 129

5.1.1故障检测与诊断概念 129

5.1.2故障自检测与自诊断 129

5.1.3检测与诊断技术的评价标准 133

5.2以硬件冗余为主导的故障检测与诊断技术 133

5.2.1基于检错码的自检测技术 133

5.2.2基于冗余模块的比较检测技术 144

5.2.3基于自对偶函数的交替逻辑检测技术 146

5.2.4基于监视定时器的检测技术 147

5.3以软件冗余为主导的故障检测与诊断技术 148

5.3.1故障检测与诊断的基本方法 148

5.3.2基于状态观测器的故障诊断方法 155

5.3.3基于卡尔曼滤波器的故障检测与诊断方法 157

5.3.4基于强跟踪滤波器的控制系统故障诊断 160

习题五 163

第6章 故障屏蔽技术 166

6.1故障屏蔽概述 167

6.2元件级故障屏蔽技术 167

6.2.1二倍冗余结构 167

6.2.2四倍冗余结构 168

6.2.3桥接冗余结构 169

6.3逻辑级故障屏蔽技术 170

6.3.1交织逻辑 170

6.3.2编码状态机逻辑 172

6.4模块级故障屏蔽技术 173

6.4.1模块级故障屏蔽模型 174

6.4.2 N模冗余中校正器的设计 174

6.4.3三模冗余技术 177

6.4.4三模一单模系统 183

6.5系统级故障屏蔽技术 184

6.6故障屏蔽技术在PC控制系统设计中的应用 185

6.6.1可编程控制器的基本概念 185

6.6.2控制系统的静态冗余设计 188

6.6.3控制系统供电系统设计 191

习题六 192

第7章 动态冗余技术 194

7.1动态冗余概述 195

7.2重组 195

7.2.1后援备份重组 196

7.2.2缓慢降级重组 196

7.2.3重组中的状态切换 197

7.3可重组的动态N模冗余技术 198

7.3.1待命储备式N模冗余 199

7.3.2可重组二模冗余 199

7.3.3混合N模冗余 202

7.3.4自适应重组N模冗余 206

7.3.5自清除冗余 208

7.3.6筛除冗余 210

7.3.7双机-三模冗余 212

7.3.8动态N模冗余小结 212

7.4恢复 214

7.4.1向前/向后恢复技术 214

7.4.2常用恢复算法 216

7.4.3计算机系统基本部分的恢复技术 222

7.4.4文件恢复技术 225

7.4.5通信系统的恢复技术 228

7.5多处理机系统的动态冗余结构与容错处理 229

7.5.1常用多处理机系统冗余结构 229

7.5.2容错处理 236

7.6模拟部件的冗余容错 239

7.6.1模拟部件的错误屏蔽技术 239

7.6.2中值选择模拟信号表决器 240

7.6.3模拟TMR表决器的VLSI实现与应用 241

7.6.4磁通和技术在模拟TMR系统中的应用 242

7.6.5模拟TMR表决的软件实现 243

7.7动态冗余设计的综合考虑 243

习题七 245

第8章 软件可靠性技术 248

8.1软件可靠性概述 249

8.1.1软件可靠性与硬件可靠性的联系和区别 249

8.1.2软件可靠性技术的内涵 250

8.1.3软件可靠性定义 250

8.1.4软件可靠性指标 251

8.2软件避错排错技术 254

8.2.1软件可靠性管理技术 254

8.2.2可靠性程序设计技术 255

8.2.3程序验证技术 257

8.3软件容错技术 267

8.3.1容错软件的基本概念及原理 267

8.3.2容错软件设计的基本技术 270

8.3.3容错软件设计的先进技术 272

8.3.4容错软件设计的其他常用技术 273

8.3.5容错软件的相异性设计准则 277

8.4虚拟化技术 278

8.4.1基于虚拟机监控器的安全日志 279

8.4.2基于虚拟机监控器的冗余 279

8.4.3软件动态更新 280

习题八 284

第9章 容错控制技术 285

9.1容错控制概述 286

9.1.1容错控制的主要方式 286

9.1.2容错控制发展状况 290

9.2被动容错控制技术 291

9.2.1基于可靠镇定的被动容错控制 291

9.2.2一类基于TS模型的非线性系统模糊完整性控制 294

9.2.3基于同时镇定的容错控制 299

9.3主动容错控制技术 303

9.3.1基于反馈增益重构的主动容错控制 304

9.3.2基于状态观测器的主动容错控制 307

9.3.3基于跟踪微分器的主动容错控制 308

习题九 311

第10章 失败安全设计技术 313

10.1失败安全设计概述 314

10.2失败安全设计和失败安全的条件 314

10.3输出失败安全设计 315

10.4系统失败安全设计 317

10.4.1基于检错码原理的失败安全设计 317

10.4.2分块法失败安全设计 320

习题十 324

第11章 系统可靠性设计与分析 326

11.1系统可靠性设计与分析概述 327

11.2系统可靠性设计方法 327

11.2.1需求分析 328

11.2.2方案选择 328

11.2.3方案论证 329

11.2.4详细设计 329

11.2.5研制测试 329

11.3系统可靠性分析方法 330

11.3.1可靠性框图分析法 330

11.3.2马尔可夫模型分析法 342

11.3.3故障树分析法 349

11.3.4实际系统可靠性分析举例 361

11.4系统可靠性设计举例 364

11.4.1高可靠性飞机测控计算机系统的设计 364

11.4.2高可靠性星载接口计算机的设计 373

11.4.3高可靠性磁浮列车测控系统设计 379

习题十一 390

参考文献 394